EP3575249B1 - Vorrichtung zum entladen von kunststofffolienbahnen oder anderen im wesentlichen isolierenden bahnmaterialien - Google Patents

Vorrichtung zum entladen von kunststofffolienbahnen oder anderen im wesentlichen isolierenden bahnmaterialien Download PDF

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EP3575249B1
EP3575249B1 EP19174113.1A EP19174113A EP3575249B1 EP 3575249 B1 EP3575249 B1 EP 3575249B1 EP 19174113 A EP19174113 A EP 19174113A EP 3575249 B1 EP3575249 B1 EP 3575249B1
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EP
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electrode
electrical
voltage
designed
voltage source
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EP3575249A1 (de
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Christa Dettke
Hubertus Dettke
Christoph Dettke
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DETTKE, CHRISTA
DETTKE, CHRISTOPH
DETTKE, HUBERTUS
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05F3/04—Carrying-off electrostatic charges by means of spark gaps or other discharge devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H20/02—Advancing webs by friction roller
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    • B65H2701/10—Handled articles or webs
    • B65H2701/17—Nature of material
    • B65H2701/175—Plastic
    • B65H2701/1752—Polymer film
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00—Devices providing for corona discharge

Definitions

  • the invention relates to a device for unloading plastic film webs or other essentially insulating web materials.
  • Electrostatic discharge devices are used to avoid voltage flashovers.
  • DE 20 2014 103084 U1 an electrostatic discharge device according to the preamble of claim 1 is disclosed.
  • Discharging devices with bar-shaped needle electrodes are known, which have two parallel rows of electrically conductive needles which are directed towards the web material passing through. A positive high voltage is applied to the needles in one row and a negative high voltage is applied to the needles in the other row. This creates an electric field that acts on the loaded foil material, so that it is discharged.
  • Discharge devices work with high voltages from +/- 2 kV.
  • the discharge high voltages are in particular in the range from +/- 5 to 15 kV, in particular +/- 10 kV.
  • the essentially insulating web materials are in particular plastic films or composite films containing a plastic or web materials made from plastic films or composite films.
  • Composite films can contain the plastic, for example, in the form of a plastic film, an extruded layer or applied plastic films. In addition, they include, for example, a metal foil, a paper web, a cardboard web or another plastic film. In addition, the composite film can comprise a combination of any one or more of the aforementioned components.
  • the web material can in particular be a printing material.
  • the web material can in particular be a printing material printed in a printing press. This can in particular be a packaging material.
  • the electrical high voltage is at least + or - 2 kV.
  • the high electrical voltage is in the range of + or - 5 to 15 kV.
  • the high electrical voltage is + or - 10 kV.
  • the high electrical voltage provided by the high voltage source for discharge has mostly positive polarity since the web material is mostly negatively charged.
  • the web material is positively charged and the high voltage provided by the high-voltage source for discharge has negative polarity.
  • the switch When using a switch with an actuator (drive), the switch is actuated by the actuator.
  • the actuator is an electromechanical drive.
  • the electromechanical drive can be controlled by energizing.
  • the electrical high-voltage source is structurally separate from the electrode arrangement.
  • the electrical high-voltage source can be connected to the electrode arrangement via cables or other electrical connecting lines.
  • the electrical high-voltage source supplies at least one adjustable high voltage. This enables adjustment of the high voltage for discharging the web material, so that the web material is discharged in the best possible way.
  • the electrical control device is designed to control the electrical high-voltage source in such a way that it provides at least one electrical high voltage whose level and/or polarity depends on the charging of a web material that is guided past the electrode arrangement.
  • the high-voltage electrical source supplies a positive polarity electrical high voltage and a negative polarity electrical high voltage
  • the levels of both high voltages can be controlled individually depending on the charging of the web material.
  • the positive and negative high voltage can have the same amount or different amounts.
  • the electrical high-voltage source supplies a high voltage of a specific polarity and a ground potential
  • the magnitude and polarity of the high voltage of a specific polarity can be controlled in such a way that the web material is optimally discharged. Accordingly, the control device can control that the high voltage of certain polarity has a negative or positive polarity and a certain level.
  • the device comprises at least one field strength measuring device which is designed to detect the charging of a web material guided past the electrode arrangement, the field strength measuring device being connected to the electrical control device which is is connected to the electrical high-voltage source and designed to control the electrical high-voltage source in such a way that it supplies an electrical high voltage, the level of which depends on the charging of the web material measured by the field strength measuring device.
  • a discharge is regulated automatically depending on the charging of the web material.
  • the invention relates to a device for producing or processing an essentially insulating web material, in particular a film extrusion machine, a film blowing machine, a printing machine, a roll winder, a roll cutter or a film bag machine, comprising a device for unloading according to one of claims 1 to 13 or one of the above types of execution.
  • the printing press is a rotary printing press. According to a further embodiment, it is a gravure printing press, flexographic printing press, offset printing press, letterpress printing press, planographic printing press or screen printing press. According to a further embodiment, the rotary printing machine has a roll winder, in particular a turning roll winder.
  • the unloading device can advantageously be used when the essentially insulating web material is wound up into a roll. However, it can also be used when the essentially insulating web material is not wound up into a roll and disruptive charging of the web material is to be avoided. This is the case, for example, when the web material is processed into packaging materials in rapid throughput, in which case the charges would disrupt the processing process and/or lead to undesirable storage of electrical charges in a stack formed from the packaging materials.
  • a printing unit 1 of a rotogravure printing machine comprises a rotogravure cylinder 2 which is mounted rotatably about an axis of rotation and which is immersed at the bottom with the circumference in color 3 in an ink tray 4 .
  • an impression cylinder 5 is arranged so as to be rotatable about a further axis of rotation, which is parallel to the axis of rotation of the gravure cylinder 2 .
  • the impression cylinder 5 has an insulating layer on the outer circumference and a semiconducting layer on top of it.
  • a plastic film web or another essentially insulating web material 6 is guided laterally over two deflection rollers 7, 8 to the gap 9 between the gravure cylinder 2 and impression cylinder 5 and away from it.
  • each needle electrode 12 has two parallel rows 13, 14 of electrically conductive needles 15. Furthermore, each needle electrode 12 has an electrically conductive housing 16. In the electrically conductive housing 16, the needles 15 are held in an insulating casting compound 17.
  • the row 13 of needles 15 forms a first electrode 18 and the row 14 of needles 15 forms a second electrode 19.
  • the terminals 20 , 21 of the two needle electrodes 12 are each connected to an electrical high-voltage source 22 via a high-voltage cable 23 and an electrical switching device 24 .
  • the switching device 24 is a relay 25 with a two-pole changeover switch 26. One input of the two-pole changeover switch is connected to the positive pole of the electrical high-voltage source 22 and the other input is connected to the negative pole of the electrical high-voltage source 22.
  • the electrical high-voltage sources 22, the electrical switching devices 24 and the electrical control device 28 are arranged.
  • All needle electrodes 12, 30 can in principle be designed as in FIG EP 1 640 160 B1 , in particular in the exemplary embodiments of this document.
  • the needle electrode 30 of the ESA is connected via a further high-voltage cable 31 to a further electrical high-voltage source which is arranged in the device housing 29 .
  • the electrical control device 28 has an input that can be connected to a signal line to a sensor that detects the start of the printing process of the rotogravure printing machine.
  • the electrical control device 28 includes a timer that records the machine running time of the rotogravure printing machine.
  • the electrical control device is designed in such a way that if a defined machine running time is exceeded the next time the machine is stopped, it switches off the electrical high-voltage sources 22 and then switches the electrical switching device 24 in such a way that the two poles of the electrical high-voltage source 22 are each connected to the needles 15 of the other row 13, 14 get connected.
  • the electrical control device 28 is designed in such a way that the electrical high-voltage sources 22 are switched on again the next time the machine is started and the machine running time is recorded again.
  • the electrical high-voltage sources 22 are switched off again the next time the machine is stopped, and then the electrical switching devices 24 are switched in such a way that the poles of the electrical high-voltage sources 22 are in turn in contact with the needles 15 of the other rows 13, 14. This achieves even needle wear.
  • the needle electrode 30 of the ESA is fed via the further electrical high-voltage source in order to achieve an optimal ink transfer from the gravure cylinder 2 to the web material 6 .
  • the charging of the web material 6 by transport, friction, ESA, etc. is compensated for by the needle electrodes 11.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Advancing Webs (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entladen von Kunststofffolienbahnen oder anderen im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien.
  • Bahnmaterialien werden insbesondere direkt nach ihrer Herstellung, ihrer Zerlegung in schmalere Bahnen, ihrer Bedruckung oder ihrer Weiterverarbeitung zu Beuteln, Säcken oder anderen Verpackungsmaterialien zu einer Rolle aufgewickelt. Bei der Herstellung oder Bearbeitung von Kunststofffolienbahnen oder anderen im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien kann es insbesondere durch Fortbewegung, Umlenkung, Reibung, Dehnung sowie Einsatz elektrostatischer Druckhilfen (ESA) zu hohen elektrostatischen Aufladungen der Bahnmaterialien kommen. Die Ladungen werden in dem zu einer Rolle aufgewickelten Bahnmaterial ähnlich gespeichert, wie in einem Wickelkondensator. Infolgedessen kann es insbesondere bei Transport, Lagerung oder Verarbeitung der Rollen zu Spannungsüberschlägen kommen, die Personen gefährden.
  • Zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen werden elektrostatische Entladevorrichtungen eingesetzt. Zum Beispiel ist im DE 20 2014 103084 U1 eine elektrostatische Entladevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart. Bekannt sind Entladevorrichtungen mit balkenförmigen Nadelelektroden, die zwei parallele Reihen aus elektrisch leitfähigen Nadeln haben, die auf das durchlaufende Bahnmaterial gerichtet sind. An die Nadeln der einen Reihe wird eine positive Hochspannung und an die Nadeln der anderen Reihe eine negative Hochspannung angelegt. Hierdurch baut sich ein elektrisches Feld auf, welches auf das beladene Folienmaterial einwirkt, sodass dieses entladen wird. Entladevorrichtungen arbeiten mit Hochspannungen ab +/- 2 kV. Die Entladehochspannungen liegen insbesondere im Bereich von +/- 5 bis 15 kV, insbesondere bei +/- 10 kV.
  • Bekannt sind auch elektrostatische Entladevorrichtungen mit balkenförmigen Nadelelektroden, die nur eine einzige Reihe aus elektrisch leitfähigen Nadeln haben, die auf das durchlaufende Bahnmaterial gerichtet sind. An die Bahnen wird eine Hochspannung bestimmter Polarität und an elektrisches leitfähiges Gehäuse der Nadelelektrode wird Massepotential angelegt. Zwischen den Nadeln und dem Gehäuse baut sich wiederum ein elektrisches Feld auf, wodurch das Folienmaterial entladen wird. Gearbeitet wird mit Hochspannungen ab + oder - 2 kV, insbesondere + oder - 5 bis 15 kV, insbesondere + oder - 10 kV.
  • Die EP 3 222 421 A1 schlägt zur Kompensation unerwünschter Aufladungen eine Aufwickelvorrichtung mit einer Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladung auf das Bahnmaterial auf der Aufwickelrolle und/oder beim Umlenken auf die Aufwickelrolle vor, die mit mindestens einer elektrischen Hochspannungsquelle positiver oder negativer Polarität verbunden ist. Die Einrichtung zum Übertragen elektrischer Ladungen kann insbesondere als Nadelelektrode ausgebildet sein.
  • Nachteilig bei den bekannten Entladevorrichtungen ist, dass die Elektroden aufgrund von Abnutzung nach einer gewissen Betriebszeit gegen neue Elektroden ausgetauscht werden müssen. Insbesondere bei Nadelelektroden kann es dazu kommen, dass sich diese bis zu ihrer Austrittsstelle aus einer isolierenden Vergussmasse abnutzen. So beträgt die Standzeit von Nadelelektroden vielfach nur ein halbes Jahr. Nach Ablauf der Standzeit müssen sie ausgetauscht werden.
  • Bekannt sind Nadelelektroden, bei denen die Nadeln austauschbar sind, um den Aufwand für Ersatz nach Abnutzung der Nadeln zu vermindern. Der Austausch einzelner Nadeln ist aufwendig.
  • Ferner ist die Entladung mittels gepulster Hochspannungen bekannt, wobei das an die Elektroden angelegte Potential immer wieder verändert wird. Bei diesen Entladevorrichtungen ist die Abnutzung der Elektroden zwar abgeschwächt. Infolge der unterbrochenen bzw. schwankenden Energiezufuhr sind sie jedoch weniger effektiv.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Entladen von Kunststofffolienbahnen oder anderen im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien mit erhöhten Standzeiten der Elektroden und ohne Einbußen bei der Effizienz zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten der Vorrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entladen von Kunststofffolienbahnen oder anderen im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien umfasst:
    • mindestens eine Elektrodenanordnung umfassend eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das geeignet ist, ein an der Elektrodenanordnung vorbeilaufendes Bahnmaterial zu entladen,
    • mindestens eine elektrische Hochspannungsquelle, die ausgebildet ist, eine elektrische Hochspannung positiver Polarität und eine elektrische Hochspannung negativer Polarität bereitzustellen oder eine elektrische Hochspannung mit einer bestimmten Polarität und ein Massepotential bereitzustellen und
    • eine die Elektrodenanordnung mit der elektrischen Hochspannungsquelle verbindende elektrische Schalteinrichtung, die ausgebildet ist, in einer ersten Schaltstellung die Hochspannung positiver Polarität mit der ersten Elektrode und die Hochspannung negativer Polarität mit der zweiten Elektrode zu verbinden und in einer zweiten Schaltstellung die zweite Elektrode mit der Hochspannung positiver Polarität und die erste Elektrode mit der Hochspannung negativer Polarität zu verbinden oder in der ersten Schaltstellung die erste Elektrode mit der Hochspannung bestimmter Polarität und die zweite Elektrode mit Massepotential zu verbinden und in der zweiten Schaltstellung die erste Elektrode mit Massepotential und die zweite Elektrode mit der Hochspannung bestimmter Polarität zu verbinden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Hochspannung positiver Polarität abwechselnd an die erste Elektrode und an die zweite Elektrode und dementsprechend die Hochspannung negativer Polarität an die jeweils andere Elektrode angelegt werden. Ferner kann die Hochspannungsquelle bestimmter (positiver oder negativer) Polarität abwechselnd an die erste oder zweite Elektrode und dementsprechend das Massepotential an die jeweils andere Elektrode gelegt werden. Hierdurch wird die Abnutzung der Elektroden erheblich vermindert im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen zum Entladen von im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien, bei denen die elektrische Hochspannungsquelle direkt und ohne eine zwischengeschaltete elektrische Schalteinrichtung mit der Elektrodenanordnung verbunden ist. Nach den derzeitigen Erkenntnissen beruht dies darauf, dass bei der Entladung isolierender Bahnmaterialien regelmäßig die Elektrode, an die eine elektrische Hochspannung positiver Polarität angeschlossen ist, eine stärkere Abnutzung erleidet, als die Elektrode, an die eine elektrische Hochspannung negativer Polarität oder Massepotential angeschlossen ist. Anscheinend hängt dies damit zusammen, dass im Wesentlichen isolierende Bahnmaterialien bei der Herstellung oder Verarbeitung meistens negativ aufgeladen werden. Dadurch, dass die Hochspannungen unterschiedlicher Polarität bzw. die Hochspannung bestimmter Polarität und das Massepotential abwechselnd an verschiedene Elektroden angelegt werden, wird die Abnutzung gleichmäßiger als bei den herkömmlichen Vorrichtungen zum Entladen im Wesentlichen isolierender Bahnmaterialien auf die Elektroden verteilt. Hierdurch kommt es insgesamt zu längeren Standzeiten der Elektrodenanordnung. Im Vergleich mit Vorrichtungen zum Entladen im Wesentlichen isolierender Bahnmaterialien, die mit gepulsten Hochspannungen arbeiten, ist die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entladen größer. Zudem hat die erfindungsgemäße Vorrichtung eine größere Reichweite als Vorrichtungen mit gepulsten Hochspannungen, insbesondere da sie mit höheren Hochspannungen betrieben werden kann, sodass die Elektrodenanordnung ein stärkeres elektrisches Feld erzeugt. Dies ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen der Abstand zwischen Elektrode und Bahnmaterial variiert, z.B. bei Rollenwicklern.
  • Die Vorrichtung zum Entladen kommt vorteilhaft insbesondere bei Vorrichtungen zum Herstellen oder Bearbeiten von im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien zur Anwendung.
  • Bei den im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien handelt es sich insbesondere um Kunststofffolien oder um einen Kunststoff enthaltende Verbundfolien oder um aus Kunststofffolien oder Verbundfolien hergestellte Bahnmaterialien. Verbundfolien können den Kunststoff beispielsweise in Form einer Kunststofffolie, einer aufextrudierten Schicht oder von aufgebrachten Kunststofffolien enthalten. Zusätzlich umfassen sie beispielsweise eine Metallfolie, eine Papierbahn, eine Kartonbahn oder eine weiteren Kunststofffolie. Zudem kann die Verbundfolie mehrere beliebige der vorgenannten Bestandteile in Kombination umfassen. Das Bahnmaterial kann insbesondere ein Bedruckstoff sein. Das Bahnmaterial kann insbesondere ein in einer Druckmaschine bedruckter Bedruckstoff sein. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Verpackungsmaterial handeln.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindungsvariante mit einer elektrischen Hochspannungsquelle, die ausgebildet ist, eine elektrische Hochspannung, positiver und eine elektrische Hochspannung negativer Polarität bereitzustellen, beträgt die elektrische Hochspannung mindestens +/- 2 kV. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektrische Hochspannung im Bereich von +/- 5 bis 15 kV angesiedelt. Gemäß einer weiteren Ausführungsart beträgt die elektrische Hochspannung +/- 10 kV.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindungsvariante mit einer elektrischen Hochspannungsquelle, die ausgebildet ist, eine elektrische Hochspannung bestimmter (positiver oder negativer) Polarität und ein Massepotential bereitzustellen, beträgt die elektrische Hochspannung mindestens + oder - 2 kV. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektrische Hochspannung im Bereich von + oder - 5 bis 15 kV angesiedelt. Gemäß einer weiteren Ausführungsart beträgt die elektrische Hochspannung + oder - 10 kV. Bei dieser Ausführungsart hat die zur Entladung von der Hochspannungsquelle bereitgestellte elektrische Hochspannung meistens positive Polarität, da das Bahnmaterial meistens negativ aufgeladen wird. Es gibt aber auch Fälle, in denen das Bahnmaterial positiv aufgeladen wird und die zur Entladung von der Hochspannungsquelle bereitgestellte Hochspannung negative Polarität aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die erste Elektrode als Nadelelektrode mit mindestens einer Reihe aus elektrisch leitfähigen Nadeln ausgebildet und ist die zweite Elektrode als Nadelelektrode mit mindestens einer Reihe aus elektrisch leitfähigen Nadeln ausgebildet. Nadelelektroden unterliegen einer besonders starken Abnutzung. Die Standzeiten von Nadelelektroden werden durch die Erfindung in besonders starkem Maße erhöht. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Nadelelektrode ausgebildet, wie in der EP 1 640 160 B1 beschrieben, insbesondere wie in den Ausführungsbeispielen dieses Dokuments beschrieben. Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Elektrodenanordnung zwei dieser Nadelelektroden, die nebeneinander angeordnet sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode baulich zu einer einzigen Nadelelektrode zusammengefasst. Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Elektrodenanordnung eine Nadelelektrode, die in Abweichung von den Ausführungsbeispielen der EP 1 640 160 B1 mindestens zwei Reihen aus elektrisch leitfähigen Nadeln aufweist, wobei eine Reihe aus elektrisch leitfähigen Nadeln die erste Elektrode und eine andere Reihe aus elektrisch leitfähigen Nadeln die zweite Elektrode bildet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die erste Elektrode als Nadelelektrode mit mindestens einer Reihe aus elektrisch leitfähigen Nadeln und die zweite Elektrode als elektrisch leitfähiges Gehäuse der Nadelelektrode oder als Messer, Spirale, Bürste oder andere Elektrode ausgebildet. Auch bei dieser Ausführungsart wird die Standzeit der Nadelelektrode in besonders starkem Maße erhöht. Die Nadelelektrode ist bevorzugt ausgebildet, wie in der EP 1 640 160 B1 beschrieben, insbesondere wie in den Ausführungsbeispielen dieses Dokuments beschrieben.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die elektrische Schalteinrichtung mindestens eines der folgenden Bauteile: Thyristor, Transistor, Relais, Schalter mit Aktor, manueller Schalter. Es versteht sich, dass die betreffenden Bauteile für die mindestens eine elektrische Hochspannung ausgelegt sind, die an die verschiedenen Elektroden angelegt wird. Auch ist es möglich, mehrere Bauteile der vorgenannten Art zu kaskadieren, um Bauteile verwenden zu können, die für geringere als die mindestens eine zu schaltende Hochspannung ausgelegt sind, beispielsweise durch Kaskadieren von zwei Thyristoren für 5 kV Hochspannung bei einer zu schaltenden Hochspannung von 10 kV.
  • Bei Verwendung eines Schalters mit Aktor (Antrieb) wird der Schalter durch den Aktor betätigt. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Aktor ein elektromechanischer Antrieb. Der elektromechanische Antrieb kann durch Bestromen gesteuert werden.
  • Bei Ausführung des Bauteils als manueller Schalter kann die Steuerung der Schalteinrichtung manuell durch eine Bedienperson erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Vorrichtung zum Entladen im Wesentlichen isolierender Bahnmaterialien eine Signaleinrichtung, die der Bedienperson anzeigt, wann sie die Schalteinrichtung betätigen soll. Die elektrische Signaleinrichtung kann beispielsweise nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne oder einer bestimmten Betriebsdauer der Vorrichtung zum Entladen oder einer diese umfassende Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten von im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien ein entsprechendes Signal ausgeben. Hierbei kann es sich insbesondere um ein optisches und/oder um ein akustisches Signal handeln.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Schalter ein zweipoliger Wechselschalter. Der zweipolige Wechselschalter kann durch einen Aktor oder manuell betätigbar sein. Ferner können die Arbeitskontakte eines Relais Bestandteile eines zweipoligen Wechselschalters sein.
  • Eine weitere Ausführungsart umfasst eine mit der elektrischen Schalteinrichtung verbundene elektrische Steuerungseinrichtung, die ausgebildet ist, beim Eintritt mindestens eines bestimmten Ereignisses die elektrische Schalteinrichtung von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung oder von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung zu schalten. Bei dieser Ausführungsart kann die elektrische Schalteinrichtung automatisch geschaltet werden. Hierdurch wird die Bedienung erleichtert und eine noch bessere Vergleichmäßigung der Elektrodenabnutzung als bei der manuellen Steuerung erreicht. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das Ereignis, das die elektrische Steuerungseinrichtung zum Schalten einer anderen Schaltstellung veranlasst, ausgewählt aus mindestens einem der folgenden Ereignisse: Ablauf einer bestimmten Zeitspanne, Maschinenlauf über eine bestimmte Zeitspanne, Maschinenstart, Maschinenstopp. Das Ereignis kann der Ablauf einer bestimmten absoluten Zeitspanne oder der Ablauf einer Zeitspanne sein, während der die Vorrichtung zum Entladen oder eine diese umfassende Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten von im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien betrieben wird. Grundsätzlich ist es möglich, die Umschaltung während des laufenden Betriebs einer Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten von elektrisch isolierenden Bahnmaterialien durchzuführen. Beim Umschalten kann die elektrische Hochspannungsversorgung zur Vermeidung von Kurzschlüssen kurzzeitig abgeschaltet werden. Um eine permanente Entladung des Bahnmaterials beim Betrieb der Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten von im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien sicherzustellen, kann das Umschalten auf Stillstandszeiten der Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten von im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien beschränkt werden. Hierfür kann nach einem Maschinenstopp vor einem Maschinenstart die Umschaltung erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausführungsart kann die elektrische Hochspannungsversorgung nach einem Maschinenstopp abgeschaltet und vor einem Maschinenstart eingeschaltet werden. Hierfür weist die elektrische Steuerungseinrichtung eine Verbindung mit der elektrischen Hochspannungsquelle auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektrische Hochspannungsquelle baulich von der Elektrodenanordnung getrennt. Hierbei kann die elektrische Hochspannungsquelle über Kabel oder sonstige elektrische Verbindungsleitungen mit der Elektrodenanordnung verbunden werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsart ist die elektrische Hochspannungsquelle baulich in die Elektrodenanordnung integriert. Dies hat den Vorteil, dass Hochspannung führende Leitungen außerhalb der Elektrodenanordnung vermieden werden können. Hierdurch können Gefährdungen des Betriebspersonals durch den Einsatz von elektrischer Hochspannung weiter herabgesetzt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Elektrodenanordnung eine Nadelelektrode mit mindestens einer Reihe aus elektrisch leitfähigen Nadeln, einen integrierten Hochspannungstransformator mit einem Niederspannungseingang und einem Hochspannungsausgang, einen mit dem Hochspannungsausgang verbundenen elektrischen Gleichrichter und die den elektrischen Gleichrichter mit den Nadeln verbindende elektrische Schalteinrichtung. Die elektrische Schalteinrichtung ist vorzugsweise über mindestens ein elektrisches Steuerkabel oder eine andere Steuerleitung mit der elektrischen Steuerungseinrichtung verbunden. Der Niederspannungseingang des integrierten Hochspannungstransformators ist gemäß einer weiteren Ausführungsart über Kabel oder andere elektrische Leitungen mit einer externen elektrischen Niederspannungsquelle verbunden. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektrische Niederspannungsquelle eine 24 Volt-Wechselspannungsquelle.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart liefert die elektrische Hochspannungsquelle mindestens eine einstellbare Hochspannung. Dies ermöglicht eine Anpassung der Hochspannung für die Entladung des Bahnmaterials, sodass das Bahnmaterial bestmöglich entladen wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektrische Steuerungseinrichtung ausgebildet, die elektrische Hochspannungsquelle so zu steuern, dass sie mindestens eine elektrische Hochspannung bereitstellt, deren Höhe und/oder Polarität von der Aufladung eines Bahnmaterials abhängt, das an der Elektrodenanordnung vorbeigeführt wird. Wenn die elektrische Hochspannungsquelle eine elektrische Hochspannung positiver Polarität und eine elektrische Hochspannung negativer Polarität liefert, können die Höhen beider Hochspannungen individuell in Abhängigkeit von der Aufladung des Bahnmaterials gesteuert werden. Hierfür können die positive und negative Hochspannung denselben Betrag oder unterschiedliche Beträge aufweisen. Wenn die elektrische Hochspannungsquelle eine Hochspannung bestimmter Polarität und ein Massepotential liefert, kann die Höhe und Polarität der Hochspannung bestimmter Polarität so gesteuert werden, dass eine optimale Entladung des Bahnmaterials erfolgt. Dementsprechend kann die Steuerungseinrichtung steuern, dass die Hochspannung bestimmter Polarität eine negative oder positive Polarität und eine bestimmte Höhe aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Vorrichtung mindestens eine Feldstärkemessvorrichtung, die ausgebildet ist, die Aufladung eines an der Elektrodenanordnung vorbeigeführten Bahnmaterials zu erfassen, wobei die Feldstärkemessvorrichtung mit der elektrischen Steuerungseinrichtung verbunden ist, die mit der elektrischen Hochspannungsquelle verbunden und ausgebildet ist, die elektrische Hochspannungsquelle so zu steuern, dass diese eine elektrische Hochspannung liefert, deren Höhe von der von der Feldstärkemessvorrichtung gemessenen Aufladung des Bahnmaterials abhängt. Bei dieser Ausführungsart wird in Abhängigkeit von der Aufladung des Bahnmaterials eine Entladung selbsttätig geregelt.
  • Schließlich betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten eines im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterials, insbesondere eine Folienextrusionsmaschine, eine Folienblasmaschine, eine Druckmaschine, einen Rollenwickler, einen Rollenschneider oder eine Folienbeutelmaschine, umfassend eine Vorrichtung zum Entladen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 oder einer der vorstehenden Ausführungsarten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Druckmaschine eine Rotationsdruckmaschine. Gemäß einer weiteren Ausführungsart handelt es sich um eine Tiefdruckmaschine, Flexodruckmaschine, Offsetdruckmaschine, Hochdruckmaschine, Flachdruckmaschine oder Siebdruckmaschine. Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Rotationsdruckmaschine einen Rollenwickler, insbesondere einen Wenderollenwickler, auf.
  • Die Vorrichtung zum Entladen kann vorteilhaft zum Einsatz kommen, wenn das im Wesentlichen isolierende Bahnmaterial zu einer Rolle aufgewickelt wird. Es kann aber auch dann zum Einsatz kommen, wenn das im Wesentlichen isolierende Bahnmaterial nicht zu einer Rolle aufgewickelt wird und störende Aufladungen des Bahnmaterials vermieden werden sollen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Bahnmaterial im schnellen Durchlauf zu Verpackungsmaterialien verarbeitet wird, wobei die Aufladungen den Verarbeitungsprozess stören und/oder zu einer unerwünschten Speicherung elektrischer Ladungen in einem aus den Verpackungsmaterialien gebildeten Stapel führen würde.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der anliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    ein Druckwerk einer Rotationstiefdruckmaschine anhand einer Vorrichtung zum Entladen des Bahnmaterials in einer Perspektivansicht schräg von der Seite;
    Fig. 2
    Elektrodenanordnung, elektrische Hochspannungsquellen und elektrische Schalteinrichtungen in einem Grobschaltbild.
  • Gemäß Fig. 1 umfasst ein Druckwerk 1 einer Rotationstiefdruckmaschine einen um eine Drehachse drehbar gelagerten Tiefdruckzylinder 2, der unten mit dem Umfang in Farbe 3 in einer Farbwanne 4 eintaucht. Oberhalb des Tiefdruckzylinders 2 ist ein Presseurzylinder 5 um eine weitere Drehachse drehbar gelagert angeordnet, die parallel zur Drehachse des Tiefdruckzylinders 2 ist. Der Presseurzylinder 5 weist am Außenumfang eine isolierende Schicht und darauf eine halbleitende Schicht auf.
  • Eine Kunststofffolienbahn oder ein anderes im Wesentlichen isolierendes Bahnmaterial 6 ist seitlich über zwei Umlenkrollen 7, 8 zum Spalt 9 zwischen Tiefdruckzylinder 2 und Presseurzylinder 5 hin und von diesem weg geführt.
  • Zwischen dem Presseurzylinder 5 und jeder Umlenkrolle 7, 8 ist jeweils oberhalb des Bahnmaterials 6 in einem Abstand von diesem eine Elektrodenanordnung 10, 11 in Form einer balkenförmigen Nadelelektrode 12 angeordnet. Gemäß Fig. 2 weist jede Nadelelektrode 12 zwei parallele Reihen 13, 14 aus elektrisch leitfähigen Nadeln 15 auf. Ferner hat jede Nadelelektrode 12 ein elektrisch leitfähiges Gehäuse 16. In dem elektrisch leitfähigen Gehäuse 16 sind die Nadeln 15 in einer isolierenden Vergussmasse 17 gehalten.
  • Die Reihe 13 aus Nadeln 15 bildet eine erste Elektrode 18 und die Reihe 14 aus Nadeln 15 bildet eine zweite Elektrode 19.
  • An dem hinteren Ende hat jede Nadelelektrode 12 Anschlüsse 20, 21 bzw. eine Buchse zur Verbindung mit einer elektrischen Hochspannungsquelle 22, die eine positive und eine negative elektrische Hochspannung bereitstellt. Die Nadeln 15 jeder Reihe 13, 14 sind mit einem Anschluss 20, 21 der Nadelelektrode 12 verbunden.
  • Die Anschlüsse 20, 21 der beiden Nadelelektroden 12 sind jeweils über ein Hochspannungskabel 23 und über eine elektrische Schalteinrichtung 24 mit einer elektrischen Hochspannungsquelle 22 verbunden. Bei der Schalteinrichtung 24 handelt es sich um ein Relais 25 mit einem zweipoligen Wechselschalter 26. Der eine Eingang des zweipoligen Wechselschalters ist mit dem positiven Pol der elektrischen Hochspannungsquelle 22 und der andere Eingang ist mit dem negativen Pol der elektrischen Hochspannungsquelle 22 verbunden.
  • Die Steuerseite 27 jedes Relais 25 ist mit einer elektrischen Steuerungseinrichtung 28 verbunden.
  • In einem Gerätegehäuse 29 sind die elektrischen Hochspannungsquellen 22, die elektrischen Schalteinrichtungen 24 und die elektrischen Steuerungseinrichtung 28 angeordnet.
  • Ferner ist oberhalb des Presseurzylinders 5 eine weitere Nadelelektrode 30 mit einer einzigen Reihe aus elektrisch leitfähigen Nadeln angeordnet, die Bestandteil einer elektrostatischen Druckhilfe (ESA) ist. Auch die Nadelelektrode 30 ist balkenförmig.
  • Sämtliche Nadelelektroden 12, 30 können grundsätzlich so ausgebildet sein, wie in der EP 1 640 160 B1 , insbesondere in den Ausführungsbeispielen dieses Dokuments, beschrieben.
  • Die Nadelelektrode 30 der ESA ist über ein weiteres Hochspannungskabel 31 mit einer weiteren elektrischen Hochspannungsquelle verbunden, die in dem Gerätegehäuse 29 angeordnet ist.
  • Die elektrische Steuerungseinrichtung 28 weist einen Eingang auf, der mit einer Signalleitung zu einem Sensor verbindbar ist, der den Start des Druckvorgangs der Rotationstiefdruckmaschine erfasst.
  • Ferner umfasst die elektrische Steuerungseinrichtung 28 eine Zeiterfassung, die die Maschinenlaufzeit der Rotationstiefdruckmaschine erfasst. Die elektrische Steuerungseinrichtung ist so ausgebildet, dass sie beim Überschreiten einer definierten Maschinenlaufzeit beim nächsten Maschinenstopp die elektrischen Hochspannungsquellen 22 ausschaltet und danach die elektrische Schalteinrichtung 24 so schaltet, dass die beiden Pole der elektrischen Hochspannungsquelle 22 jeweils mit den Nadeln 15 der anderen Reihe 13, 14 verbunden werden. Ferner ist die elektrische Steuerungseinrichtung 28 so ausgebildet, dass beim nächsten Maschinenstart die elektrischen Hochspannungsquellen 22 wieder eingeschaltet werden und erneut die Maschinenlaufzeit erfasst wird. Wenn die bestimmte Maschinenlaufzeit wieder erreicht wird, werden beim nächsten Maschinenstopp erneut die elektrischen Hochspannungsquellen 22 abgeschaltet und danach die elektrischen Schalteinrichtungen 24 so schaltet, sodass wiederum die Pole der elektrischen Hochspannungsquellen 22 jeweils an den Nadeln 15 der anderen Reihen 13, 14 anliegen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Nadelabnutzung erreicht.
  • Über die weitere elektrische Hochspannungsquelle wird die Nadelelektrode 30 der ESA gespeist, um einen optimalen Farbübergang vom Tiefdruckzylinder 2 auf das Bahnmaterial 6 zu erreichen. Die Aufladung des Bahnmaterials 6 durch Transport, Reibung, ESA, usw. wird durch die Nadelelektroden 11 kompensiert.
  • Die Rotationstiefdruckmaschine umfasst vorzugsweise mehrere Druckwerke 1 für verschiedene Farben (z.B. CYMK, ggf. Sonderfarben, Effektlacke etc.), die in der beschriebenen Weise ausgebildet und sind.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Entladen von Kunststofffolienbahnen oder anderen im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterialien umfassend
    • mindestens eine Elektrodenanordnung (10, 11) umfassend eine erste Elektrode (18) und eine zweite Elektrode (19) zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das geeignet ist, in der Elektrodenanordnung (10, 11) vorbeilaufendes Bahnmaterial (6) zu entladen,
    • mindestens eine elektrische Hochspannungsquelle (22), die ausgebildet ist, eine elektrische Hochspannung positiver Polarität und eine elektrische Hochspannung negativer Polarität bereitzustellen oder eine elektrische Hochspannung mit einer bestimmten Polarität und ein Massepotenzial bereitzustellen, und
    • eine die Elektrodenanordnung (10, 11) mit der elektrischen Hochspannungsquelle (22) verbindende elektrische Schalteinrichtung (24),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schalteinrichtung (24) ferner ausgebildet ist, in einer ersten Schaltstellung die Hochspannung positiver Polarität mit der ersten Elektrode (18) und die Hochspannung negativer Polarität mit der zweiten Elektrode (19) zu verbinden und in einer zweiten Schaltstellung die zweite Elektrode (19) mit der Hochspannung positiver Polarität und die erste Elektrode (18) mit der Hochspannung negativer Polarität zu verbinden oder in der ersten Schaltstellung die erste Elektrode mit der Hochspannung bestimmter Polarität und die zweite Elektrode mit Massepotenzial zu verbinden und in der zweiten Schaltstellung die erste Elektrode mit Massepotenzial und die zweite Elektrode mit der Hochspannung bestimmter Polarität zu verbinden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Elektrode (18) als Nadelelektrode (12) mit mindestens einer Reihe (13) aus elektrisch leitfähigen Nadeln (15) ausgebildet ist und bei der die zweite Elektrode (19) als Nadelelektrode (12) mit mindestens einer Reihe (14) aus elektrisch leitfähigen Nadeln (15) ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Elektrode (18) als Nadelelektrode (12) mit mindestens einer Reihe (13) aus elektrisch leitfähigen Nadeln (15) und die zweite Elektrode als elektrisch leitfähiges Gehäuse (16) der Nadelelektrode (12) oder als Messer, Spirale, Bürste oder andere Elektrode ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die erste Elektrode (18) und die zweite Elektrode (19) baulich zu einer einzigen Nadelelektrode (12) zusammengefasst sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die elektrische Schalteinrichtung mindestens eines der folgenden Bauteile umfasst: Thrystor, Transistor, Relais (27), Schalter mit Aktor, manueller Schalter.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine mit der elektrischen Schalteinrichtung (24) verbundene elektrische Steuerungseinrichtung (28), die ausgebildet ist, beim Eintritt mindestens eines bestimmten Ereignisses die elektrische Schalteinrichtung (24) von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung oder von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung zu schalten.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die elektrische Hochspannungsquelle baulich von Elektrodenanordnung (10, 11) getrennt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die elektrische Hochspannungsquelle (22) baulich in die Elektrodenanordnung (10, 11) integriert ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Elektrodenanordnung (10, 11) eine Nadelelektrode (12) mit mindestens einer Reihe (13, 14) aus elektrisch leitfähigen Nadeln (15), einen integrierten Hochspannungstransformator mit einem Niederspannungseingang und einem Hochspannungsausgang, einen mit dem Hochspannungsausgang verbundenen elektrischen Gleichrichter und die den elektrischen Gleichrichter mit den Nadeln verbindende elektrische Schalteinrichtung (24) umfasst.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Niederspannungseingang des Hochspannungstransformators mit einer elektrischen Niederspannungsquelle verbunden ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die elektrische Hochspannungsquelle (22) mindestens eine einstellbare Hochspannung liefert.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, der die elektrische Steuerungseinrichtung (18) ausbildet, die elektrische Hochspannungsquelle so zu steuern, dass sie mindestens eine elektrische Hochspannung bereitstellt, deren Höhe und/oder Polarität von der Aufladung eines Bahnmaterials (6) abhängt, dass an der Elektrodenanordnung (10, 12) vorbeigeführt wird.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, die mindestens eine Feldstärkemessvorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, die Aufladung eines an der Elektrodenanordnung (10, 12) vorbeigeführten Bahnmaterials (6) zu erfassen, wobei die Feldstärkemessvorrichtung mit der elektrischen Steuerungseinrichtung (28) verbunden ist, die mit der elektrischen Hochspannungsquelle (22) verbunden und ausgebildet ist, dass diese eine elektrische Hochspannung liefert, deren Höhe von der von der Feldstärkemessvorrichtung gemessenen Aufladung des Bahnmaterials abhängt.
  14. Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten eines im Wesentlichen isolierenden Bahnmaterials, insbesondere Folienextrusionsmaschine, Folienblasmaschine, Druckmaschine, Rollenwickler, Rollenschneider oder Folienbeutelmaschine, umfassend mindestens eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
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