SE462412B

SE462412B - SETTING TO NEUTRALIZE ELECTROSTATIC CHARGES ON A MOVABLE COUNTRY AND DEVICE BEFORE PERFORMING THE SET

Info

Publication number: SE462412B
Application number: SE8902025A
Authority: SE
Inventors: A Swahn
Original assignee: Aake Wigrens El Mekaniska Ab
Priority date: 1989-06-05
Filing date: 1989-06-05
Publication date: 1990-06-18
Also published as: EP0402338A1; SE8902025D0

Description

462 412 10 15 20 25 30 35 2 elektroner att samlas upp respektive avges från nâlarna för neutralisering av laddningarna på banan. 462 412 10 15 20 25 30 35 2 electrons to be collected and emitted from the needles to neutralize the charges on the path.

I US 4 486 808 visas en annan aktiv anordning för neutralisering av slumpmässiga elektrostatiska laddningar på en rörlig bana, som samtidigt ger banan en likformig positiv, negativ eller neutral laddning.US 4,486,808 discloses another active device for neutralizing random electrostatic charges on a moving path, which at the same time gives the path a uniform positive, negative or neutral charge.

I en första utföringsform innefattar anordningen en stav som är anordnad på avstånd tvärs över banan.In a first embodiment, the device comprises a rod which is arranged at a distance across the web.

Staven matas dels med en högspänd likström, dels med en på likströmmen överlagrad växelström. Växelströmmens frekvens anges vara 600 Hz vid både låga och höga banhastigheter.The rod is fed partly with a high-voltage direct current and partly with an alternating current superimposed on the direct current. The frequency of the alternating current is stated to be 600 Hz at both low and high path speeds.

I en andra utföringsform innefattar anordningen en ledande borste, som är anordnad i kontakt med banan.In a second embodiment, the device comprises a conductive brush, which is arranged in contact with the web.

Den gemensamma nackdelen för dessa kända anord- ningar är att de bara medger en begränsad banhastig- het om tillfredsställande neutralisering av laddningarna på banan skall åstadkommas. Inom industrin strävar man emellertid efter att öka banhastigheterna för att därigenom öka produktiviteten. Idag förekommer banhastigheter av mer än 1500 m/min. Detta i kombination med nya material med mycket goda isolationsegenskaper, t ex olika plaster, ställer höga krav på effektiviteten vid neutraliseringen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är följakt- ligen att åstadkomma ett sätt och en anordning som ger tillfredsställande neutralisering av elektrostatiska laddningar på banan vid såväl låga som höga banhastig- heter och vid alla typer av materialbanor. Ändamålet uppnås med ett sätt som kännetecknas av att en växelspänning med en storlek av över ca 10 000 och en frekvens av över ca 1000 Hz matas till borsten. Ändamålet uppnås vidare med en inledningsvis beskriven anordning, vilken kännetecknas av att borsten är anordnad på avstånd från banan och att organen för matning av en högspänd växelspänning till borsten är anordnade att mata en växelspänning med en storlek 10 15 20 25 30 35 462 412 3 av över ca 10 000 V och en frekvens av över ca 1000 Hz till borsten.The common disadvantage of these known devices is that they only allow a limited web speed if satisfactory neutralization of the charges on the web is to be achieved. The industry, however, strives to increase track speeds in order to increase productivity. Today, track speeds of more than 1500 m / min occur. This in combination with new materials with very good insulation properties, such as various plastics, places high demands on the efficiency of neutralization. Accordingly, the object of the present invention is to provide a method and a device which provides satisfactory neutralization of electrostatic charges on the web at both low and high web speeds and at all types of material webs. The object is achieved in a manner which is characterized in that an alternating voltage with a magnitude of over about 10,000 and a frequency of over about 1000 Hz is supplied to the brush. The object is further achieved with a device described in the introduction, which is characterized in that the brush is arranged at a distance from the web and that the means for supplying a high-voltage alternating voltage to the brush are arranged to supply an alternating voltage with a magnitude of 462 412 3 of over about 10,000 V and a frequency of over about 1000 Hz to the brush.

Genom att borsten är anordnad på avstånd från banan kan anordningen användas även för våta banor och banor som ej får beröras.Because the brush is arranged at a distance from the web, the device can also be used for wet webs and webs which must not be touched.

Genom att till borsten mata en växelspänning, vars storlek och frekvens har de angivna värdena, erhålls en mycket effektiv neutralisering, vilket kommer att visas nedan.By supplying an alternating voltage to the brush, the magnitude and frequency of which have the specified values, a very effective neutralization is obtained, which will be shown below.

För att förhindra olyckor vid beröring av spännings- förande delar av anordningen har anordningen vidare organ, som är anordnade att känna av strömmen i anord- ningens högspänningskrets och att bryta matningen till borsten i det fall då en ström som överstiger ett förut- bestämt gränsvärde avkänns.In order to prevent accidents when touching live parts of the device, the device further has means which are arranged to sense the current in the device's high voltage circuit and to break the supply to the brush in the event that a current exceeding a predetermined limit value is sensed. .

Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas genom utföringsexempel under hänvisning till bifogade rit- ningar, på vilka Fig l är en schematisk vy och visar en första utföringsform av uppfinningen; och Fig 2 är ett diagram som visar resterande ladd- ning på banan som funktion av växelspänningens frekvens för olika storlekar på växelspänningen.The present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a schematic view showing a first embodiment of the invention; and Fig. 2 is a diagram showing the residual charge on the path as a function of the frequency of the alternating voltage for different sizes of the alternating voltage.

En anordning för avjonisering av en bana eller neutralisering av statiska laddningar på banan inne- fattar, såsom framgår av fig 1 en borste l, vilken är anordnad tvärs över en rörlig bana 2 på ca 10-l5 mm avstånd från denna, en spänningstransformator 3 och en generatorenhet 4. 0 Borsten l är av en känd typ, som är kommersiellt tillgänglig och som innefattar en aluminiumprofil 5, i vilken ett mycket stort antal borst 6 är fästa.A device for deionizing a web or neutralizing static charges on the web comprises, as shown in Fig. 1, a brush 1, which is arranged across a movable web 2 at a distance of about 10 to 15 mm therefrom, a voltage transformer 3 and a generator unit 4. The brush 1 is of a known type, which is commercially available and which comprises an aluminum profile 5, in which a very large number of brushes 6 are attached.

Antalet kan uppgå till ca 3000/cm2.The number can amount to about 3000 / cm2.

Borsten l kan företrädesvis vara en kolfiber- borste och den skall vara utformad på sådant sätt att de olika borsten förblir isolerade från varandra.The brush 1 can preferably be a carbon fiber brush and it should be designed in such a way that the different brushes remain isolated from each other.

Varje enskilt borst 6 bildar en spets och tillsammans ger de en kraftig spetsverkan som bidrar till att 462 412 10 15 20 25 30 35 4 förbättra neutraliseringen.Each individual brush 6 forms a tip and together they give a strong tip effect which helps to improve the neutralization.

Spänningstransformatorn 2 har en primärlindning 7 och en sekundärlindning 8, som dels är förbunden med borsten 1, dels är seriekopplad med en resistor 9, vilken i sin tur är förbunden med jord. Omsättnings- förhållandet för transformatorn är av storleksordningen l:l000 och resistorn är av storleksordningen 10 kﬂ.The voltage transformer 2 has a primary winding 7 and a secondary winding 8, which are partly connected to the brush 1, and partly connected in series with a resistor 9, which in turn is connected to earth. The conversion ratio of the transformer is of the order of 1: 1000 and the resistor is of the order of 10 k ﬂ.

Förbindningspunkten mellan sekundärlindningen 8 och resistorn 9 är vidare via en ledning 10 ansluten till generatorenheten 4. Denna innefattar förutom själva spänningsgeneratorn också kretsar för kontroll av jordfel i högspännings- eller sekundärkretsen.The connection point between the secondary winding 8 and the resistor 9 is further connected via a line 10 to the generator unit 4. This comprises, in addition to the voltage generator itself, also circuits for checking earth faults in the high-voltage or secondary circuit.

Anordningens funktion framgår av följande exempel: Spänningsgeneratorn 4 matar en 12 V växelspänning med frekvensen 1000 Hz till transformatorn 3, som transformerar upp spänningen till 10 kV. När denna högspänning pâläggs borsten kommer denna att genom spetsverkan emittera elektroner under den negativa halvperioden av växelspänningen. Dessa elektroner kan då neutralisera eventuella positiva laddningar på banan 2 som rör sig förbi borsten 1. På motsvarande sätt kommer borsten att genom spetsverkan samla upp elektroner under den positiva halvperioden av växel- spänningen, varigenom negativa laddningar på banan elimineras.The operation of the device is shown in the following example: The voltage generator 4 supplies a 12 V alternating voltage with the frequency 1000 Hz to the transformer 3, which transforms the voltage up to 10 kV. When this high voltage is applied to the brush, it will emit electrons through the peak action during the negative half period of the alternating voltage. These electrons can then neutralize any positive charges on the path 2 which move past the brush 1. Correspondingly, the brush will collect electrons during the positive half-period of the alternating voltage, thereby eliminating negative charges on the path.

Om en person direkt eller via ett elektriskt ledande föremål berör spänningsförande delar i sekun- därkretsen kommer ett jordfel att uppstå. Ström kommer då att flyta genom resistorn 9. Den härvid alstrade spänningen över resistorn kommer att avkännas av kontroll- kretsarna i generatorenheten 4 och om den mot spänningen svarande strömmen överstiger ett i förväg bestämt tröskelvärde bryts matningen till spänningsgeneratorn och sålunda matningen till borsten.If a person directly or via an electrically conductive object touches live parts in the secondary circuit, a ground fault will occur. Current will then flow through the resistor 9. The voltage generated across the resistor will be sensed by the control circuits in the generator unit 4 and if the current corresponding to the voltage exceeds a predetermined threshold value, the supply to the voltage generator and thus the supply to the brush is interrupted.

I fig 2 visas ett diagram, som illustrerar resultatet av ett experiment, vid vilket växelspänning av olika storlek och frekvens matades till anordningen enligt 10 15 20 25 30 35 462 412 5 föreliggande uppfinning. På ordinatan anges den poten- tial som banan hade efter avjoniseringen. Potentialen är ett mått på den resterande laddningen på banan.Fig. 2 shows a diagram illustrating the result of an experiment in which alternating voltage of different magnitude and frequency was supplied to the device according to the present invention. The ordinate states the potential that the track had after deionization. The potential is a measure of the remaining charge on the track.

På abskissan anges frekvensen för den växelspänning som matades till borsten. I diagrammet finns fyra kurvor A-D. Kurva A uppmättes med en växelspänning lika med 2500 V, kurva B med 5000 V, kurva C med 10 000 V och kurva D med 14 000 V. Mätningarna gjordes vid en banhastighet av 800 m/min. Kurvorna i diagrammet visar att när frekvensen ökas från ca 50 Hz till ca 400 Hz förbättras avjoniseringen av banan. Ytterligare ökning av frekvensen från ca 400 Hz till ca 800 Hz ger ingen ytterligare förbättring av avjoniseringen.The abscissa indicates the frequency of the alternating voltage supplied to the brush. The diagram shows four curves A-D. Curve A was measured with an alternating voltage equal to 2500 V, curve B with 5000 V, curve C with 10,000 V and curve D with 14,000 V. The measurements were made at a web speed of 800 m / min. The curves in the diagram show that when the frequency is increased from about 50 Hz to about 400 Hz, the deionization of the web improves. Further increasing the frequency from about 400 Hz to about 800 Hz does not further improve the deionization.

Vid frekvenser över ca 800 Hz minskar den kvarvarande laddningen på banan något vid spänningarna 2500 V och 5000 V, men den förblir ändå på en relativt hög nivå. Vid spänningar lika med eller över 10 000 V och frekvenser över 800 Hz sker emellertid en mycket kraftig förbättring av avjoniseringen. Vid ca 1000 Hz är den resterande laddningen mycket liten och över 1200 Hz är den så liten att den ej kan mätas.At frequencies above about 800 Hz, the remaining charge on the track decreases slightly at the voltages 2500 V and 5000 V, but it still remains at a relatively high level. However, at voltages equal to or above 10,000 V and frequencies above 800 Hz, there is a very sharp improvement in deionization. At about 1000 Hz the remaining charge is very small and above 1200 Hz it is so small that it cannot be measured.

Andra experiment, som ej redovisas här, visar att samma effekt uppnås även vid andra banhastigheter.Other experiments, which are not reported here, show that the same effect is achieved at other track speeds.

Det har således visat sig att en förbättrad avjoni- sering erhålls för frekvenser över 1000 Hz och spän- ningar över 10 000 V. I praktiken bör emellertid frek- vensen inte ökas över ca 3000 Hz och spänningen ej över ca 15 000 V, eftersom man vid kombinationen av hög frekvens och hög spänning får radiostörningar.It has thus been found that an improved deionization is obtained for frequencies above 1000 Hz and voltages above 10,000 V. In practice, however, the frequency should not be increased above about 3000 Hz and the voltage not above about 15,000 V, since when the combination of high frequency and high voltage gets radio interference.

För jämförelsens skull utfördes även ovan beskrivna experiment med en kommersiellt tillgänglig avledare bestående av en kopparstav med spetsar, men 1 detta fall erhölls ej den effekt som uppnås med föreliggande uppfinning.For the sake of comparison, the above-described experiment was also performed with a commercially available diverter consisting of a copper rod with tips, but in this case the effect achieved with the present invention was not obtained.

Experiment har också gjorts med avjonisering med hjälp av en passiv ledande borste, som anordnades på avstånd från banan och anslöts till jord. I detta 462 412 6 fall erhölls en restpotential på ca 1200-1400 V.Experiments have also been made with deionization using a passive conductive brush, which was arranged at a distance from the track and connected to earth. In this 462,412 6 case a residual potential of about 1200-1400 V was obtained.

Dessa experiment visar också att det är kombi- nationen av ledande borste och de angivna spänningarna och frekvenserna som ger den önskade effekten. 5 Uppfinningen har nu beskrivits genom exempel.These experiments also show that it is the combination of conductive brush and the specified voltages and frequencies that gives the desired effect. The invention has now been described by way of example.

Dessa är inte begränsande utan uppfinningen kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan en eller flera borstar anordnas även på undersidan av banan. f!These are not limiting but the invention may be varied within the scope of the appended claims. For example, one or more brushes can also be arranged on the underside of the web. f!

Claims

10 15 20 25 462 412 PATENT CLAIMS

A method of neutralizing electrostatic charges on a moving path (2), wherein a conductive brush (1) is placed next to the path, characterized in that an alternating voltage with a size of more than about 10,000 V and a frequency of more than about 1000 Hz is fed to the brush (1).

Device for neutralizing electrostatic charges on a movable path (2), comprising a conductive brush (1), which is placed next to the path (2) and means (3, 4) for supplying a high voltage alternating voltage to the brush ( 1), characterized in that the brush (1) is arranged at a distance from the web (2), that the means (3, 4) for supplying a high-voltage alternating voltage to the brush are arranged to supply an alternating voltage with a size of over about 10 000 V and a frequency of over about 1000 Hz to the brush.

Device according to claim 2, characterized by means which are arranged to sense the current in the device's high voltage circuit and to break the supply to the brush (1) when a current exceeding a predetermined threshold value is sensed.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the conductive brush (1) is a carbon fiber brush.