EP1802178B1 - Vorrichtung zur kontaktlosen Beseitigung einer elektrostatischen Doppelladungsschicht - Google Patents

Vorrichtung zur kontaktlosen Beseitigung einer elektrostatischen Doppelladungsschicht Download PDF

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EP1802178B1
EP1802178B1 EP06118255.6A EP06118255A EP1802178B1 EP 1802178 B1 EP1802178 B1 EP 1802178B1 EP 06118255 A EP06118255 A EP 06118255A EP 1802178 B1 EP1802178 B1 EP 1802178B1
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EP
European Patent Office
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region
sheet
charge
conductive element
field strength
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EP06118255.6A
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EP1802178A2 (de
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Thomas Ludwig
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Eltex Elektrostatik GmbH
Original Assignee
Eltex Elektrostatik GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/04—Carrying-off electrostatic charges by means of spark gaps or other discharge devices

Definitions

  • the present invention relates to a device for contactless removal of an electrostatic charge double layer from a conveyed flat, electrically substantially insulating material according to claim 1.
  • the invention thus relates in particular to a device for removing an electrostatic charge double layer from a conveyed flat, electrically substantially insulating material.
  • a flat material is to be understood as meaning both a quasi-continuous web of material and isolated sheets, and essentially insulating materials are understood to be those which act as an insulator over at least the greater part of their surface, such as printing or packaging papers, plastic films, foil-laminated papers, plastic-laminated metal foils or the like.
  • a device for the contactless removal of electrostatic charges on the surface of moving material in a running direction is known per se ( US 2004/085705 ).
  • Charge bilayers are known and feared as electrostatic charging phenomena in various industries, particularly handling high speed insulating materials. By this is meant electrostatic charging of one side of an insulating material combined with opposite polarity electrostatic charging of the opposite side. Charge bilayers often occur on highly insulating, thin and high-speed webs or sheets and often lead to serious and costly process disturbances. They can even result in destruction of the material by spark discharge through it.
  • contactless discharge electrodes are known and commercially available and have proven useful in many applications; see. at www.eltex.de "FAQs for Discharge / Charging”.
  • the document DE 10 354 168 A1 relates to a device for the contactless removal of charges on the surface of moving material in one direction.
  • the device has at least one active on high voltage active discharge electrode, which is arranged transversely to the direction of one side of the moving material and at a distance therefrom.
  • the invention is therefore based on the object to provide an effective and contactless device, the In particular, in arrangements for rapid transport and for the rapid processing of materials of the aforementioned type can be used.
  • the invention is based on the finding that materials which carry charge double layers, in one-sided contact with an electrically conductive and earthed or grounded surface emanating from the side facing away from this top emanating, measurable electric field (hereinafter also referred to as near field) ,
  • the invention includes the essential idea of using this field for at least partial neutralization or compensation of the charge double layer by supplying charge carriers of suitable polarity into the relevant region (first region, neutralization region) of the sheet material.
  • said near field is measured in a measuring step in a second region (measuring region) of the sheet material and used to control a compensation step by which electric charges (positive or negative) are applied to the sheet material in the first region (neutralization region) Compensation of existing on the sheet material charges are supplied.
  • a device is characterized by a conductive element adjacent to the sheet material in the second region (measuring region) for forming a near-field electric field and a field strength measuring device assigned to the second region for detecting the field strength of the near field.
  • a compensation device is connected on the input side to the field strength measuring device and designed for the controlled supply of charge carriers in the first region (neutralization region) of the sheet material in response to the detection result.
  • the second area (measuring area) is arranged in the conveying direction of the sheet material downstream of the first area, such that the control of the feed of the charge carriers acts as a regulation.
  • the measurement of the electric near field takes place here after the compensation step. It is therefore a regulation.
  • the second region (measuring region) can be arranged opposite to the conveying direction of the sheet material upstream of the first region (neutralization region), so that the measurement of the near field of the double charge layer takes place before the compensation step. It is a controlled compensation.
  • control or regulation are characterized in particular by the fact that the compensation device is designed to selectively supply positive or negative charge carriers in response to the detection result of the field strength measuring device and to adjust their quantity as desired.
  • the proposed solution also makes it possible to easily convey and process charge-critical materials, such as plastic films or paper webs, in high-speed systems.
  • a preferred embodiment in conventional production systems provides that the first and / or second conductive element is designed as a conductive surface of a drive and / or guide element of a conveyor contacting the material web. Specifically, it is provided in this case that the second conductive (specially grounded) element is formed in the second region as the surface of a guide roller.
  • the compensation device itself has a charging electrode connected to a high voltage source, which faces the first conductive element with respect to the sheet material and supplies gas ions and free electrons to the material.
  • Remaining unipolar charges (virtually the uncompensated layer plane of the charge double layer or parts thereof) can be eliminated by one of the aforementioned compensating device in the material running direction following conventional unloading devices in a conventional manner.
  • Such an unloading device then comprises at least one known as such discharge electrode, as they u.a. is available from the applicant.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a compensation device 10 for the compensation of double charges on a rapidly conveyed in a direction 12 material web 11.
  • the web is deflected in this embodiment via a first and second guide roller 13, 14 Z-shaped.
  • the guide rollers 13, 14 have a good conductive surface, which is grounded via a low-resistance connection.
  • an electric near field which is detected by a field strength measuring device 15, forms on the first deflecting roller 13.
  • the measuring device 15 is followed by a measuring amplifier 16 whose output is connected to an input of a control device 17.
  • the control device 17 wins from the processed field strength measurement signal a manipulated variable, which is supplied to a control input of a high voltage power supply unit 18.
  • the generated by this, in response to the field strength measurement signal controlled high voltage is supplied to a charging electrode 19, which, based on the material web 11, opposite the second guide roller 14 is arranged.
  • the electric field formed between the charging electrode 19 and the second deflecting roller 14 ionizes gas molecules in the atmosphere and generates and accelerates charge carriers (depending on the polarity and amount of the high voltage provided) towards the material web 11, which effect an at least substantial compensation of the charge double layer present there. Any remaining charges on the material web are tolerated in this example, which describes a controlled compensation of the charge double layer.
  • Fig. 2 As another example, another compensation device 20 is in one Fig. 1 shown similar representation. Functionally identical or similar components are included Fig. 1 designated reference numerals.
  • An insulating material web 21 has here via two grounded guide rollers 23, 24 in a running direction 22 a U-shaped portion of a path.
  • a field strength measuring device 25 is arranged opposite the second conductive deflecting roller 24, the measuring signal of which is fed into a processing and control device 26, at the output of which a manipulated variable for a controllable high voltage power supply 28 is provided.
  • This power supply unit 28 is connected to a charging electrode 29 acting in the same manner as in the first embodiment with respect to the first conductive deflecting roller 23.
  • the feed to the material web 21 via the charging or compensation electrode 29 supplied charge is adjusted by the control loop so that the measured field strength of the measuring device 25 field strength of the near field at the guide roller 24 is zero.
  • the design of the compensation process as a control thus already results in an improved compensation effect over the first embodiment.
  • conventional discharge electrodes 31, each with an associated power supply unit 32 are provided downstream of the second deflection roller 24, for removing any remaining unipolar charges on the two surfaces of the material web 21.
  • the two guide rollers 13 and 14 of Fig. 1 and the two guide rollers 23 and 24 of Fig. 2 grounded.
  • second guide roller 14 in Fig. 1 or first guide roller 23 in Fig. 2 defines in each case a first region (neutralization region) of the sheet material 11 or 21, in which the second deflection roller 14 in Fig. 1 or the first guide roller 23 in Fig. 2 preferably connected to ground potential, but may instead be connected to another electrical potential, which has an electrical counterpotential to the electrical potential of the charging electrode 19 in Fig. 1 or the charging electrode 25 in Fig. 2 forms.
  • first guide roller 13 in Fig. 1 or second guide roller 24 in Fig. 2 defines in each case a second area (measuring area), in which the first deflecting roller 13 in FIG Fig. 1 or second guide roller 24 in Fig. 2 is preferably connected to ground potential, but instead may also be connected to another electrical potential, which forms an electrical counter potential to the electric potential of the charging layer on the adjacent side of the sheet material 11 and 21, respectively.
  • guide rollers 13 and / or 14 in Fig. 1 as well as 23 and / or 24 in Fig. 2 may also other the sheet material or 21 contacting or non-contacting, but in the vicinity adjacent to the sheet material arranged rolls or rollers or non-rotating elements, for. As sliding contacts or non-contact plates or electrodes are used (so close that the electrical effect described occurs).
  • a non-rotating electrically conductive element is provided, which does not contact the sheet material 11 or 21.
  • first deflecting roller 13 in FIG Fig. 1 or a second guide roller 24 in Fig. 2 it is advantageous to have a first deflecting roller 13 in FIG Fig. 1 or a second guide roller 24 in Fig. 2 or to use another roller or roller, which contacts the sheet material 11 or 21, but instead of a flat material 11 or 21 not contacting, but arranged close to the sheet material element may be used instead.
  • Example 30 of Fig. 3 corresponds functionally to Example 10 of Fig. 1 , The same elements are provided, with the exception that in Fig. 3 a roller 313 instead of the guide roller 13, and a sheet material 11 non-contacting element 314 instead of the guide roller 14 are provided.
  • the embodiment 40 of Fig. 4 corresponds functionally to Example 20 of Fig. 2 , The same elements are provided, with the exception that in Fig. 4 a roller 424 instead of the guide roller 24, and a sheet material non-contacting element 423 instead of the guide roller 23 are provided.
  • a non-contacting electrically conductive member 314 or 423 in the first region (neutralization region) or a non-contacting electrically conductive element is used instead of the deflecting rollers 13, 24, 313 or 424 in the second region (measuring region), it is preferably so as close as possible to the sheet material 11 or 21 (which may be a wobbling or fluttering web), e.g. B. with a distance between 2 mm and 20 mm.
  • a conductive element (counterelectrode) 14, 23, 314 or 423 is arranged opposite the charging electrode 19 or 29 on its side facing away from the sheet material 11 or 21, then its to the charging electrode facing Side preferably small, z.
  • the element can, for. As a wire or rope with an electrically conductive surface.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontaktlosen Beseitigung einer elektrostatischen Ladungsdoppelschicht von einem geförderten flächigen, elektrisch im Wesentlichen isolierenden Material gemäß Anspruch 1.
  • Die Erfindung betrifft somit insbesondere eine Vorrichtung zur Beseitigung einer elektrostatischen Ladungsdoppelschicht von einem geförderten flächigen, elektrisch im wesentlichen isolierenden Material. Unter einem flächigen Material sollen sowohl eine quasiendlose Materialbahn als auch vereinzelte Bögen verstanden werden, und als im wesentlichen isolierende Materialien sind solche zu verstehen, die mindestens über den größeren Bereich ihrer Oberfläche als Isolator wirken, etwa Druck- oder Verpackungspapiere, Kunststofffolien, folienkaschierte Papiere, kunststoff-kaschierte Metallfolien oder dergleichen.
  • Eine Vorrichtung zur kontaktlosen Beseitigung von elektrostatischen Ladungen auf der Oberfläche von in einer Laufrichtung bewegten Materials ist an sich bekannt ( US 2004/085705 ).
  • Ladungsdoppelschichten sind in verschiedenen Industriezweigen, die insbesondere isolierende Materialien mit hohen Geschwindigkeiten handhaben bzw. verarbeiten, als elektrostatische Aufladungserscheinungen bekannt und gefürchtet. Man versteht darunter eine elektrostatische Aufladung der einen Seite eines isolierenden Materials, kombiniert mit einer gegenpoligen elektrostatischen Aufladung der gegenüberliegenden Seite. Ladungsdoppelschichten treten häufig an hochisolierenden, dünnen und schnelllaufenden Materialbahnen oder -bögen auf und führen häufig zu schwerwiegenden und kostspieligen Prozessstörungen. Sie können sogar Zerstörungen des Materials durch Funkenentladung durch dieses hindurch zur Folge haben.
  • Zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen von geförderten Materialien der oben erwähnten Art sind kontaktlos arbeitende Entladeelektroden bekannt und kommerziell verfügbar und haben sich in vielen Anwendungssituationen bewährt; vgl. dazu unter www.eltex.de "FAQs für Entladung/Aufladung".
  • Diese bekannten Entladesysteme/-elektroden nutzen das von dem aufgeladenen Material zur (neutralen) Erde ausgehende elektrische Feld zum Ladungsausgleich, indem sie Gasionen und freie Elektronen in das elektrische Feld zuführen. Diese werden aufgrund der Kraftwirkung des elektrischen Feldes zu gegenpoligen Ladungen auf dem aufgeladenen Material hin angezogen und bewirken dort eine Neutralisierung (Kompensation) der Aufladung. Ihre Effizienz ist besonders hoch bei hohen Feldstärken. Da bei gleich bleibender Ladungsmenge Q in einem Aufladungsbereich die elektrische Feldstärke E gemäß der Beziehung E ∼ Q/C mit abnehmender Kapazität zunimmt, werden die bekannten Entladeeinrichtungen gezielt in Bereichen geringer Kapazität der Anordnung, also beispielsweise möglichst weit entfernt von Leitwalzen, positioniert.
  • Die bekannten Entladesysteme versagen jedoch weitgehend bei der Beseitigung von Ladungsdoppelschichten. Dies ist zu wesentlichen Teilen auf den Umstand zurückzuführen, dass von Ladungsdoppelschichten kein elektrisches Fernfeld ausgeht, obgleich in ihnen große Ladungsmengen gespeichert sein können. Das von auf der einen Materialseite befindlichen positiven Ladungen ausgehende elektrostatische Feld wird nämlich durch das von den negativen Ladungen auf der anderen Materialseite ausgehende Feld mit negativem Vorzeichen überlagert.
  • Das Dokument DE 10 354 168 A1 betrifft eine Vorrichtung zur kontaktlosen Beseitigung von Ladungen auf der Oberfläche von in einer Laufrichtung bewegten Materials. Die Vorrichtung weist zumindest eine an Hochspannung betriebene aktive Entladeelektrode auf, die quer zur Laufrichtung auf der einen Seite des bewegten Material und im Abstand zu diesem angeordnet ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wirkungsvolle und kontaktlos arbeitende Vorrichtung anzugeben, die insbesondere in Anordnungen zum schnellen Transport und zur schnellen Verarbeitung von Materialien der o.g. Art eingesetzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung baut auf der Feststellung auf, dass Materialien, die Ladungsdoppelschichten tragen, bei einseitigem Kontakt mit einer elektrisch leitfähigen und geerdeten bzw. auf Masse liegenden Oberfläche ein von der dieser Oberseite abgewandten Seite ausgehendes, messbares elektrisches Feld (nachfolgend auch als Nahfeld bezeichnet) aufweisen. Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, dieses Feld zu einer mindestens teilweisen Neutralisierung bzw. Kompensation der Ladungsdoppelschicht zu nutzen, indem in den betreffenden Bereich (erster Bereich, Neutralisierungsbereich) des flächigen Materials Ladungsträger geeigneter Polarität zugeführt werden.
  • Gemäß der Erfindung wird das besagte Nahfeld in einem Messschritt in einem zweiten Bereich (Messbereich) des flächigen Materials gemessen und zur Steuerung oder Regelung eines Kompensationsschrittes benutzt, durch welchen dem flächigen Material in dem ersten Bereich (Neutralisierungsbereich) elektrische Ladungen (positive oder negative) zur Kompensation von auf dem flächigen Material vorhandenen Ladungen zugeführt werden.
  • Eine Vorrichtung gemäß dieser Ausführung zeichnet sich aus durch ein dem flächigen Material in dem zweiten Bereich (Messbereich) benachbartes leitfähiges Element zur Ausbildung eines elektrischen Nahfeldes und eine dem zweiten Bereich zugeordnete Feldstärkemesseinrichtung zur Erfassung der Feldstärke des Nahfeldes. Hierbei ist eine Kompensationseinrichtung eingangsseitig mit der Feldstärkemesseinrichtung verbunden und zur gesteuerten Zuführung von Ladungsträgern in den ersten Bereich (Neutralisierungsbereich) des flächigen Materials in Reaktion auf das Erfassungsergebnis ausgebildet.
  • In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Bereich (Messbereich) in Förderrichtung des flächigen Materials stromabwärts des ersten Bereiches angeordnet, derart, dass die Steuerung der Zuführung der Ladungsträger als Regelung wirkt. Die Messung des elektrischen Nahfeldes erfolgt hierbei nach dem Kompensationsschritt. Es handelt sich somit um eine Regelung.
  • Alternativ kann der zweite Bereich (Messbereich) entgegen der Förderrichtung des flächigen Materials stromaufwärts des ersten Bereiches (Neutralisierungsbereich) angeordnet sein, so dass die Messung des Nahfeldes der Doppelladungsschicht vor dem Kompensationsschritt erfolgt. Es handelt sich um eine gesteuerte Kompensation.
  • Die Steuerung bzw. Regelung zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die Kompensationseinrichtung dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf das Erfassungsergebnis der Feldstärkemesseinrichtung selektiv positive oder negative Ladungsträger zuzuführen und wahlweise deren Menge geeignet einzustellen.
  • Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht es, auch aufladungs-kritische Materialien, wie etwa Kunststofffolien oder Papierbahnen, problemlos in schnelllaufenden Anlagen zu fördern und zu verarbeiten.
  • Eine bei herkömmlichen Produktionsanlagen bevorzugte Ausführung sieht vor, dass das erste und/oder zweite leitfähige Element als leitfähige Oberfläche eines die Materialbahn kontaktierenden Antriebs- und/oder Führungselementes einer Fördereinrichtung ausgebildet ist. Speziell ist hierbei vorgesehen, dass das zweite leitfähige (speziell geerdete) Element in dem zweitem Bereich als Oberfläche einer Umlenkwalze ausgebildet ist.
  • Die Kompensationseinrichtung selbst weist eine mit einer Hochspannungsquelle verbundene Aufladeelektrode auf, die bezüglich des flächigen Materials dem ersten leitfähigen Element gegenüberliegt und Gasionen und frei Elektronen dem Material zuführt.
  • Verbleibende unipolare Aufladungen (quasi die nicht-kompensierte Schichtebene der Ladungsdoppelschicht oder Teile hiervon) können durch eine der erwähnten Kompensationseinrichtung in Material-Laufrichtung folgende konventionelle Entladeeinrichtungen in an sich bekannter Weise beseitigt werden. Eine solche Entladeeinrichtung umfasst dann mindestens eine als solche bekannte Entladeelektrode, wie sie u.a. von der Anmelderin erhältlich ist.
  • Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels nicht Teil der Erfindung und
    Fig.2
    eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels nicht Teil der Erfindung,
    Fig. 3
    eine der Fig. 1 ähnliche weitere Beispiels nicht Teil der Erfindung,
    Fig. 4
    eine Ausführungsform der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt als Prinzipskizze eine Kompensationsvorrichtung 10 zur Kompensation von Doppelladungen auf einer in eine Laufrichtung 12 schnell geförderten Materialbahn 11. Die Materialbahn wird bei diesem Ausführungsbeispiel über eine erste und zweite Umlenkwalze 13, 14 Z-förmig umgelenkt. Die Umlenkwalzen 13, 14 haben eine gut leitfähige Oberfläche, die über eine niederohmige Verbindung geerdet ist.
  • An der ersten Umlenkwalze 13 bildet sich aufgrund einer auf dem isolierenden Material 11 ausgebildeten elektrostatischen Doppelschicht ein elektrisches Nahfeld aus, welches durch eine Feldstärke-Messeinrichtung 15 erfasst wird. Der Messeinrichtung 15 ist ein Messverstärker 16 nachgeschaltet, dessen Ausgang mit einem Eingang einer Steuereinrichtung 17 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 17 gewinnt aus dem aufbereiteten Feldstärke-Messsignal eine Stellgröße, die einem Steuereingang eines Hochspannungsnetzgerätes 18 zugeführt wird.
  • Die von diesem erzeugte, in Abhängigkeit vom Feldstärke-Messsignal gesteuerte Hochspannung wird einer Aufladeelektrode 19 zugeführt, die, bezogen auf die Materialbahn 11, gegenüber der zweiten Umlenkwalze 14 angeordnet ist. Das zwischen der Aufladeelektrode 19 und der zweiten Umlenkwalze 14 ausgebildete elektrische Feld ionisiert Gasmoleküle der Atmosphäre und erzeugt und beschleunigt (in Abhängigkeit von Polarität und Betrag der bereitgestellten Hochspannung) Ladungsträger auf die Materialbahn 11 hin, die eine zumindest weitgehende Kompensation der dort vorliegenden Ladungsdoppelschicht bewirken. Etwa verbleibende Restladungen auf der Materialbahn werden bei diesem Beispiel, das eine gesteuerte Kompensation der Ladungsdoppelschicht beschreibt, toleriert.
  • In Fig. 2 ist als weiteres Beispiel eine weitere Kompensationsvorrichtung 20 in einer Fig. 1 ähnlichen Darstellung gezeigt. Funktionsgleiche bzw. - ähnliche Komponenten sind mit an Fig. 1 angelehnten Bezugsziffern bezeichnet.
  • Eine isolierende Materialbahn 21 hat hier über zwei geerdete Umlenkwalzen 23, 24 in einer Laufrichtung 22 einen U-förmigen Abschnitt eines Laufweges. Bei dieser Ausführung ist gegenüber der zweiten leitfähigen Umlenkwalze 24 eine Feldstärke-Messeinrichtung 25 angeordnet, deren Messsignal in eine Aufbereitungs- und Regeleinrichtung 26 eingespeist wird, an deren Ausgang eine Stellgröße für ein steuerbares Hochspannungsnetzgerät 28 bereitgestellt wird. Dieses Netzgerät 28 ist mit einer in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform wirkenden Aufladeelektrode 29 gegenüber der ersten leitfähigen Umlenkwalze 23 verbunden.
  • Bei der vorliegenden Ausführung wird durch den Regelkreis die der Materialbahn 21 über die Auflade- bzw. Kompensationselektrode 29 zugeführte Ladung so eingestellt, dass die von der Feldstärke-Messeinrichtung 25 gemessene Feldstärke des Nahfeldes an der Umlenkwalze 24 Null wird. Die Ausgestaltung des Kompensationsvorganges als Regelung ergibt somit bereits eine verbesserte Kompensationswirkung gegenüber der ersten Ausführungsform. Zusätzlich sind stromabwärts der zweiten Umlenkwalze 24 konventionelle Entladeelektroden 31, jeweils mit zugeordnetem Netzteil 32, zur Beseitigung etwa verbleibender unipolarer Aufladungen auf den beiden Oberflächen der Materialbahn 21 vorgesehen.
  • Gemäß den beschriebenen Beispielen sind die beiden Umlenkwalzen 13 und 14 von Fig. 1 und die beiden Umlenkwalzen 23 und 24 von Fig. 2 geerdet. Es sind jedoch auch andere elektrische Potenziale verwendbar. Die in Förderrichtung 12 bzw. 22 des flächigen Materials 11 bzw. 21 zweite Umlenkwalze 14 in Fig. 1 bzw. erste Umlenkwalze 23 in Fig. 2 definiert jeweils einen ersten Bereich (Neutralisierungsbereich) des flächigen Materials 11 bzw. 21, in welchem die zweite Umlenkwalze 14 in Fig. 1 bzw. die ersten Umlenkwalze 23 in Fig. 2 bevorzugt an Erdpotential angeschlossen sind, jedoch stattdessen auch an ein anderes elektrisches Potential angeschlossen sein können, welches ein elektrisches Gegenpotential zu dem elektrischen Potential der Aufladeelektrode 19 in Fig. 1 bzw. der Aufladeelektrode 25 in Fig. 2 bildet.
  • Die in Förderrichtung 12 bzw. 22 des flächigen Materials 11 bzw. 21 erste Umlenkwalze 13 in Fig. 1 bzw. zweite Umlenkwalze 24 in Fig. 2 definiert jeweils einen zweiten Bereich (Messbereich), in welchem die erste Umlenkwalze 13 in Fig. 1 bzw. zweite Umlenkwalze 24 in Fig. 2 bevorzugt an Erdpotential angeschlossen ist, jedoch stattdessen auch an ein anderes elektrisches Potential angeschlossen sein kann, welches ein elektrisches Gegenpotential zu dem elektrischen Potential der Aufladungsschicht auf der benachbarten Seite des flächigen Materials 11 bzw. 21 bildet.
  • Anstatt der Umlenkwalzen 13 und/oder 14 in Fig. 1 sowie 23 und/oder 24 in Fig. 2 können auch andere das flächige Material bzw. 21 kontaktierende oder nichtkontaktierende, aber in der Nähe benachbart zu dem flächigen Material angeordnete, Walzen oder Rollen oder nicht-rotierende Elemente, z. B. Gleitkontakte oder berührungslose Platten oder Elektroden verwendet werden (so nahe, dass die beschriebene elektrische Wirkung eintritt).
  • Gemäß der Erfindung ist in dem ersten Bereich (Neutralisierungsbereich) anstatt der zweiten Umlenkwalze 14 in Fig. 1 bzw. der ersten Umlenkwalze 23 in Fig. 2 ein nichtrotierendes elektrisch leitfähiges Element vorgesehen, welches das flächige Material 11 bzw. 21 nicht kontaktiert.
  • In dem zweiten Bereich (Messbereich) ist es zwar vorteilhaft, eine erste Umlenkwalze 13 in Fig. 1 bzw. eine zweite Umlenkwalze 24 in Fig. 2 oder eine andere Walze oder Rolle zu verwenden, welche das flächige Material 11 bzw. 21 kontaktiert, jedoch kann stattdessen auch ein das flächige Material 11 bzw. 21 nicht kontaktierendes, aber nahe des flächigen Materials angeordnetes Element verwendet werden.
  • Das Beispiel 30 von Fig. 3 entspricht funktionsmäßig dem Beispiel 10 von Fig. 1. Es sind die gleichen Elemente vorgesehen, mit der Ausnahme, dass in Fig. 3 eine Rolle 313 anstatt der Umlenkwalze 13, und ein das flächige Material 11 nicht-kontaktierendes Element 314 anstatt der Umlenkwalze 14 vorgesehen sind.
  • Die Ausführungsform 40 von Fig. 4 entspricht funktionsmäßig dem Beispiel 20 von Fig. 2. Es sind die gleichen Elemente vorgesehen, mit der Ausnahme, dass in Fig. 4 eine Rolle 424 anstatt der Umlenkwalze 24, und ein das flächige Material 21 nicht-kontaktierendes Element 423 anstatt der Umlenkwalze 23 vorgesehen sind.
  • Wenn ein nicht-kontaktierendes elektrisch leitfähiges Element 314 bzw. 423 im ersten Bereich (Neutralisierungsbereich) oder ein nicht-kontaktierendes elektrisch leitfähiges Element anstatt der Umlenkwalzen 13, 24, 313 bzw. 424 im zweiten Bereich (Messbereich) verwendet wird, wird dieses vorzugsweise so nahe wie möglich bei dem flächigen Material 11 bzw. 21 (welches eine schwankende oder flatternde Bahn sein kann) angeordnet, z. B. mit einem Abstand zwischen 2 mm und 20 mm.
  • Wenn im ersten Bereich (Neutralisierungsbereich) gegenüber der Aufladeelektrode 19 bzw. 29 auf der von ihr abgewandten Seite des flächigen Materials 11 bzw. 21 ein leitfähiges Element (Gegenelektrode) 14, 23, 314 bzw. 423 angeordnet ist, dann ist seine zur Aufladeelektrode zeigende Seite vorzugsweise klein, z. B. eine Spitze oder Kante. Das Element kann z. B. ein Draht oder ein Seil mit elektrisch leitfähiger Oberfläche sein.

Claims (7)

  1. Vorrichtung (40) zur kontaktlosen Beseitigung einer elektrostatischen Ladungsdoppelschicht von einem geförderten flächigen, elektrisch im wesentlichen isolierenden Material (21), enthaltend:
    - eine dem flächigen Material in einem ersten Bereich (Neutralisierungsbereich) benachbart angeordnete kontaktlose Kompensationseinrichtung (29) zur Zuführung von Ladungsträgern zu einer Seite des flächigen Materials im ersten Bereich zur mindestens teilweisen Kompensation der Ladungen mindestens in einer Schichtebene der Ladungsdoppelschicht;
    wobei die Kompensationseinrichtung selbst eine mit einer Hochspannungsquelle verbundene Aufladeelektrode (29) aufweist, die bezüglich der Seite des flächigen Materials einem ersten leitfähigen Element (423) gegenüberliegt und Gasionen und frei Elektronen dem Material zuführt;
    - ein dem flächigen Material (21) in einem zweiten Bereich (Messbereich) benachbartes zweites elektrisch leitfähiges Element (424),
    welches ein elektrisches Gegenpotential zu dem elektrischen Potential der Aufladungsschicht auf der gegenüberliegenden Fläche des flächigen Materials bildet,
    zur Ausbildung eines, von der dieser Fläche abgewandten Seite ausgehendes, elektrischen Nahfeldes;
    und
    - eine dem zweiten Bereich zugeordnete Feldstärkemesseinrichtung (25) zur Erfassung der Feldstärke des Nahfeldes ;
    wobei die Kompensationseinrichtung (29) eingangsseitig mit der Feldstärkemesseinrichtung (25) verbunden und zur gesteuerten Zuführung von Ladungsträgern zum Material auf das Erfassungsergebnis ausgebildet ist, und wobei der zweite Bereich in Förderrichtung (22) des flächigen Materials gesehen von dem ersten Bereich entfernt ist;
    wobei in dem ersten Bereich das erste elektrisch leitfähige Element (423) ein nichtrotierendes Element ist, welches das flächige Material (21) nicht kontaktiert und auf der von der Kompensationseinrichtung abgewandten Seite des flächigen Materials benachbart zu dem flächigen Material angeordnet ist zur Bildung eines elektrischen Nahfeldes;
    wobei im zweiten Bereich das zweite elektrisch leitfähiges Element ein rotierendes Element (424) ist, welches das flächige Material (21) kontaktiert,
    und wobei stromabwärts des rotierenden Elements (424) Entladeelektroden (31) zur Beseitigung etwaig verbleibender unipolarer Aufladungen auf den beiden Oberflächen der Materialbahn (21) vorgesehen sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Bereich in Förderrichtung des Materials stromaufwärts des ersten Bereiches angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Bereich (424) in Förderrichtung des Materials (21) stromabwärts des ersten Bereiches (423) angeordnet ist, und dass die Steuerung der Zuführung der Ladungsträger als Regelungseinrichtung ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kompensationseinrichtung (26-29) dazu ausgebildet ist, in Reaktion auf das Erfassungsergebnis der Feldstärkemesseinrichtung selektiv positive oder negative Ladungsträger zuzuführen.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das leitfähige Element (424) des zweiten Bereiches als leitfähige Oberfläche eines die Materialbahn kontaktierenden Antriebs- und/oder Führungselementes einer Fördereinrichtung ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das leitfähige Element (423,424) des ersten Bereiches und/oder des zweiten Bereiches geerdet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeelektrode (29) dem Material positive oder negative Ladungen zuführt.
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