DE2815117C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bahnaufwickelvorrichtung für ein dielektrisches Bahnmaterial nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Bei einer aus der DE-OS 24 04 982 bekannten Bahnaufwickelvor­ richtung der gattungsgemäßen Art wird mittels Sonden, die an der Stelle des erstmaligen Anlegens der Bahn auf die Aufwickel­ walze angeordnet sind, die elektrostatische Ladung des Bahnma­ terials ermittelt und in Abhängigkeit davon in einiger Entfer­ nung vor der Aufwickelwalze eine bestimmte Ladungsmenge auf das Bahnmaterial aufgebracht. Die Einrichtung zum Neutralisie­ ren der statischen Ladung des Bahnmaterials enthält also einen Regelkreis. Um die elektrische Ladung gezielt auf das Bahnma­ terial aufbringen zu können, muß zusätzlich zu dem Draht ent­ weder ein geerdeter Metallschirm verwendet werden oder ein leitendes Gehäuse für den Draht vorhanden sein.

Aus der DE-OS 21 20 397 wird mittels einer stillen elektrischen Entladung, die an einem isolierten Draht stattfindet, die sta­ tische Ladung einer Folie beseitigt. Da die Folie vor dem Auf­ wickeln neutralisiert wird und zum Aufwickeln die Folie über Führungselemente und Walzen geleitet werden muß, besteht die Gefahr, daß sich wieder elektrostatische Ladung ansammelt und die Wicklung der Folie eine erhebliche elektrostatische Ladung aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst ein­ fachen Mitteln eine weitgehende und bleibende elektrostatische Neutralisierung einer Wicklung des dielektrischen Bahnmaterials zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer teilweise schematischen Darstellung die Ein­ richtung zur Neutralisierung der statischen Ladung des Bahnmaterials und

Fig. 2 die Anordnung der Einrichtung zum Neutralisieren der statischen Ladung des Bahnmaterials bei einer Bahnauf­ wickelvorrichtung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Bahnaufwickelvorrichtung wird ein dielektrisches Bahnmaterial 10 in der Richtung des Pfeils bewegt und in einer Wicklung 19 aufgewickelt. Das Bahnmaterial 10 trägt infolge der Vorbehandlung eine elek­ trostatische Ladung, bevor sie unter einen feinen Draht 12 gelangt, der eine Drahtelektrode ist und parallel zur Oberfläche des Bahnmaterials 10 angeordnet ist und sich in einem Abstand von 0,6 bis 8,0 cm von dieser und quer zur Bahn erstreckt. Dem Draht 12 wird von einem Transfor­ mator 13 a, dessen Primärwicklung beispielsweise mit einem Wechselstrom von 110 Volt von 60 Hertz gespeist wird, während seine Sekundärwicklung 3 bis 10 kV liefert, ein elektrisches Potential aufgedrückt. Der Transformator 13 a wird aus dem Netz gespeist und kann mit Hilfe eines Spannungswandlers 13 b eingestellt werden. Die Spannung an dem Draht 12 wird so eingestellt, daß sie niedriger ist als die Spannung, die eine spontane Funkenent­ ladung verursacht, jedoch höher als die Spannung, die er­ forderlich ist, um eine Koronaentladung einzuleiten. Wahl­ weise ist ein geerdeter Leiter 14 parallel zum Draht 12 und mit gleicher Erstreckung wie dieser angeordnet und be­ findet sich in einem Abstand von 0,6 bis 8,0 cm von dem Bahnmaterial 10 und in einem Abstand von 0,6 bis 8,0 cm von dem Draht 12.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, bewegt sich das dielektrische Bahnmaterial 10 als geschlitzte Bahn 15′′ um eine Plattierwalze 16 und als getrennte Bahnen 15 und 15′ zu Anpreßwalzen 17 weiter, die von Schwenkarmen 18 getragen werden (die entsprechenden Ele­ menten der rechten Aufwickelvorrichtung sind nicht mit Bezugs­ ziffern versehen). Die Anpreßwalzen 17 machen Druckkontakt mit auf Kernen 20 aufgewickelten Wickelungen 19 und die Bahnen 15 und 15′ werden auf die Wicklungen 19 gewickelt. Elektrostatische Ladung wird erzeugt, wenn sich das dielektrische Bahnmaterial 10 an einer Walze 16 vorbei oder durch den Spalt der Anpreßwalzen 17 bewegt. Um ladungsneutrali­ sierte Wicklungen 19 zu erzielen, muß die Ladung kontinu­ ierlich an einer Stelle auf der Aufwickelwalze zwischen den Anpreßwalzen 17 und Stellen 22 innerhalb eines Winkels von weniger als 90° um die Anpreßwalzen 22 herum neutralisiert werden. Die Neutralisation der Ladung geschieht innerhalb dieses Winkels, um das Entstehen einer Ladung von umgekehrter Polarität auf der Wicklungsoberfläche zu vermeiden. Eine so­ fortige Neutralisation läßt keine Zeit zum Entstehen sol­ cher Ladungen. Vorzugsweise wird die Ladung innerhalb eines Winkels von 0 bis 45° neutra­ lisiert. In Fig. 2 sind die Drähte 12 und 12′ und die geerdeten Leiter 14 und 14′ schematisch innerhalb des 45°-Winkels angeordnet. Die Spannungs­ quelle und die Erdverbindung für die Drähte 12 und die geerdeten Leiter 14 entsprechen denjenigen der Fig. 1. Die Drähte 12 und die geerdeten Leiter 14 sind auf den Schwenkarmen 18 angeordnet. Wenn die Größe der Wicklungen 19 zunimmt, behalten die Drähte 12 und die Leiter 14 annähernd den gleichen Abstand vom Umfang der Wicklungen 19.

Die Aufwickelvorrichtung kann zur Neuralisation statischer Ladungen auf einer sich bewegenden Bahn aus dielektrischem Material 10 verwendet werden. Beispiele eines solchen Materials sind faserhaltige Materialien, wie Papier, Gewebe, Faservliese u. dgl. und gewebelose Materialien, wie Re­ generatzellulose, Folien aus synthetischen Polymeren, insbesondere Polyester-, Polyamid- und Polyolefinfolien die einen hohen Grad an statischem Aufladungsvermögen besitzen.

Der Draht 12 kann aus einem lei­ tenden Material von geeigneter Zugfestigkeit hergestellt werden, insbesondere rostfreiem Stahl. Der Draht 12 muß blank sein und es muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß der Draht 12 während des Betriebs frei von isolierenden Verunreinigungen gehalten wird. Der blanke Draht 12 ist not­ wendig, da er Ionen beim Kontakt entladen muß. Der Draht 12 hat gewöhnlich einen runden Querschnitt, was jedoch nicht notwendig ist. Der Draht 12 hat einen Durchmesser von weniger als etwa 0,030 cm, wobei weniger als etwa 0,025 cm vorzuziehen sind. Die Ladungsneutrali­ sierung ist wirksamer, wenn der Drahtdurch­ messer verringert wird, jedoch ist die untere Grenze für den Drahtdurchmesser durch die Zugfestigkeit festgelegt. Der Drahtdurchmesser soll bei der Zugfestig­ keit des gewählten Drahtmaterials ausreichend groß sein, damit der Draht 12 quer zum Bahnmaterial 10 straff gespannt werden kann. Der Draht 12 ist gewöhnlich von einem Durchmesser von über 0,010 cm.

Der geerdete Leiter 14 ist nicht notwendig, ergibt jedoch etwas verbesserte Ergebnisse. Der Leiter 14 ist von dem feinen Draht 12 in Richtung der Bahnbewegung abgelegen und kann eine Stange aus leitendem Material sein. Eine nicht isolierte Stange aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von etwa 0,6 cm wurde mit guten Ergebnissen verwendet. Der geerdete Leiter 14 ist nützlich, um sicherzustellen, daß eine Erdung auf der gleichen Seite der sich bewegenden Bahn 15 wie der feine Draht 12 be­ steht. Es ist wichtig, daß irgendeine Erdung während der Neutralisation der statischen Ladung besteht und daß der Raum zwischen ihr und dem feinen Draht 12 frei ist.

Die Spannung wird auf einen Wert einge­ stellt, der dafür geeignet ist, eine Koronaentladung ein­ zuleiten. Da der feine Draht 12 blank und im we­ sentlichen ohne Abschirmung ist, erstreckt sich die Ko­ ronaentladung über einen breiten Einflußwinkel, so daß sie ein verhältnismäßig breites Band quer zu der sich bewegenden Bahn 15 zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt neutralisieren kann. Die Arbeitsweise der Er­ findung ist bei Bahnen wirksam, die sich z. B. mit 11 m/sec bewegen. Es be­ steht keine untere Grenze für die Bahngeschwindigkeit.

Bei Neutralisierungsversuchen unter Verwendung einer Wickel­ vorrichtung für eine geschlitzte Bahn ähnlich der nach Fig. 2 wurden Wicklungen aus Polyäthy­ lenterephthalatfolien mit einer Breite von 25 bis 100 cm und einer Dicke von 6,25 bis 50,0 µm hergestellt, die eine restliche statische Ladung aufwiesen, die zu einer Spannung von weniger als 0,2 Kilovolt bei 5 cm Abstand von der Folien­ oberfläche hergestellt. (Die nachfolgend angegebenen Werte für die restliche statische Ladung sind in der Form der Spannung angegeben, die jeweils in einem Abstand von 5 cm von der Folienoberfläche bestimmt wurde. Die feinen Drähte 12 waren aus einer Tantallegierung mit einem Durchmesser von 0,015 cm. Die Versuche wur­ den bei Bahngeschwindigkeiten von 0 bis 11 m/sec durchgeführt, wobei die Drahtelektroden auf 7000 bis 8000 Volt bei 60 Hertz aufgeladen wurden und sich in einem mittleren Abstand von 2,5 cm von der Wickelungsoberfläche befanden. Nach Abschalten der Spannung von den Draht­ elektroden nahm die restliche statische Ladung der Wicklungen auf mehr als 30 Kilovolt zu. Wenn die feinen Drahtelektroden über 90° hinaus von dem Walzenspalt der Anpreßwalze 17 angeordnet wurden, war die restliche statische Ladung der Wicklungen höher als 8 Kilovolt. Der bevorzugte Abstand für die Drähte 12 und die geerdeten Leiter 14 vom Bahnmaterial be­ trug 1,25 bis 5 cm.

Im Vergleich dazu ergaben Neutralisierungsversuche unter Verwendung der gleichen Elektrodenspannung (6500 Volt) und feiner Drähte 12 von 0,020 cm Durchmes­ ser Wicklungen mit 3 Kilovolt restlicher statischer Ladung; Drähte 12 mit einem Durchmesser von 0,015 cm ergaben Wicklungen mit 1,5 Kilovolt restli­ cher statischer Ladung; und Drähte 12 mit einem Durch­ messer von 0,013 cm ergaben Wicklungen mit 0,3 Kilovolt restlicher statischer Ladung.

Zum Vergleich durchgeführte Neutralisierungsversuche unter Verwendung von feinen Drähten 12 mit 0,015 cm Durchmesser und einer Elektrodenspannung von 8000 Volt ergaben Wicklungen mit 0,3 Kilovolt restlicher statischer Ladung und einer Elektrodenspannung von 6500 Volt Aufwickelwalzen mit 1,5 Kilovolt restlicher statischer Ladung. Das bevorzugte Potential des feinen Drahtes 12 betrug 6000 bis 90000 Volt.

Claims (7)

1. Bahnaufwickelvorrichtung für ein dielektrisches Bahnmaterial (10, 15) mit einer angetriebenen Aufwickelwalze (20) für das Bahnmaterial (10, 15) und mit einer Einrichtung zum Neutra­ lisieren einer statischen Ladung des Bahnmaterials (10, 15), die einen leitenden blanken Draht (12) mit einem kleineren Durchmesser als 0,03 cm aufweist, der sich quer und parallel zum Bahnmaterial (10, 15) erstreckt und sich in einem Abstand von 0,6 bis 8 cm von dem Bahnmaterial (10, 15) befindet, sowie eine Einrichtung (13 a, 13 b) zum Aufdrücken einer Wech­ selspannung von 3 bis 10 kV von 40 bis 70 Hz auf den Draht (12), dadurch gekennzeichnet, daß eine An­ preßwalze (17) zum erstmaligen Anlegen des Bahnmaterials (10, 15) auf die Aufwickelwalze (20) vorgesehen ist und daß der leitende blanke Draht (12) in einem Bogen von 0° bis 90° nach dem erstmaligen Anlegen der Bahn (10, 15) auf die Aufwickelwalze (20) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Draht (12) in einem Bogen von 0° bis 45° nach dem erstmaligen Kontakt der Bahn (10, 15) mit der Aufwickelwalze (20) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser des Drahtes (12) größer als 0,01 cm ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Draht (12) in einem Abstand von 1,25 bis 5 cm von der Bahn (10, 15) befindet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung 6 bis 9 kV beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein geerdeter Leiter (14) von gleicher Erstreckung wie der blanke Draht (12) und parallel zu ihm in Richtung der Bahnbewegung angeordnet ist und sein Abstand sowohl von der Bahn (10, 15) als auch von dem Draht 0,6 bis 8 cm beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der geerdete Leiter (14) in einem Abstand von 1,25 bis 5 cm von der Bahn (10, 15) befindet.