WO1998042166A1 - Aktive entladeelektrode zum minimieren von positiven und/oder negativen ladungen auf bewegten materialbahnen - Google Patents

Aktive entladeelektrode zum minimieren von positiven und/oder negativen ladungen auf bewegten materialbahnen Download PDF

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Franz Knopf
Udo Lazurka
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00Devices providing for corona discharge
    • H01T19/04Devices providing for corona discharge having pointed electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05FSTATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/04Carrying-off electrostatic charges by means of spark gaps or other discharge devices

Definitions

  • Active discharge electrode to minimize positive and / or negative charges on moving material webs
  • the invention relates to an active discharge electrode according to the preamble of the main claim.
  • Discharge electrodes are known as passive discharge electrodes in the form of grounded tips or tongues in a variety of embodiments. There are also so-called active discharge electrodes that can be connected to a high-voltage alternating current source. They are used for unloading or removing the positive and / or negative charge on the surface of preferably rapidly moving material webs, such as are present for example in gravure printing.
  • Most of these known active discharge electrodes have at least several rows of needle-shaped individual electrodes arranged parallel to one another, which are arranged within a row parallel to one another with a tip at their free end and can be connected to a high-voltage source. At least one earth conductor is arranged along a row of electrodes, preferably parallel to it.
  • the invention is based on the object of designing an active discharge electrode in accordance with the preamble of the main claim in such a way that the greatest possible charge is possible with high-speed material webs and with the abovementioned plastics, in which a charge double layer can form.
  • the electrode according to the invention there is also the advantage in the event of a network failure that the row of individual electrodes act as passive discharge electrodes, so that at least a minimum of functionality remains Power failure persists.
  • This effect does not occur if the connections between the earth conductor and individual electrodes are interchanged, i.e. the earth conductor is attached to the high-voltage alternating current source and the needle-shaped individual electrodes are connected to earth.
  • the individual electrodes are applied to a voltage of the high-voltage alternating current source that is symmetrical with respect to the earth.
  • each individual electrode is connected to the high-voltage source via an ohmic resistor, this also results in an effective contactor which shows a schematic cross section through an active discharge electrode according to the invention.
  • the discharge electrode designated as a whole by 5
  • each individual electrode 8 is connected to the via an ohmic resistor 10 - Not shown - High-voltage source can be connected, which is an AC voltage source.
  • ground conductors 11 are provided, which are circular in cross section and can be formed, for example, as a wire. These two earth conductors run at right angles to the extent of each individual electrode 8 and parallel to the plane 9, in which the individual electrodes of a row are arranged. Each conductor is surrounded by an electrical insulator 12.

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Abstract

Aktive Entladeelektrode (5) zum Minimieren von positiven und/oder negativen Ladungen auf bewegten Materialbahnen mit einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten nadelförmigen Einzelelektroden (8), die an eine Hochspannungsquelle, vorzugseweise einen Hochspannungstransformator anschliessbar sind, und mit zumindest einem rechtwinkling zu und längs der Vielzahl der Einzelelektroden (8) verlaufenden Erdleiter (11).

Description

Aktive Entladeelektrode zum Minimieren von positiven und / oder negativen Ladungen auf bewegten Materialbahnen
Die Erfindung betrifft eine aktive Entladeelektrode gemass dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Entladeelektroden sind als passive Entladeelektroden in Form von geerdeten Spitzen oder Zungen in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Darüber hinaus gibt es noch sogenannte aktive Entladeelektroden, die an eine Hochspannungs- Wechselstromquelle anschliessbar sind. Sie dienen zum Entladen oder Beseitigen der positiven und / oder negativen Ladung auf der Oberfläche von vorzugsweise schnellbewegten Materialbahnen, wie sie beispielsweise beim Tiefdruck vorhanden sind.
Zumeist weisen diese bekannten aktiven Entladeelektroden zumindest mehrere parallel zueinander angeordnete Reihen von nadeiförmigen Einzelelektroden auf, die innerhalb einer Reihe parallel zueinander mit einer Spitze an ihrem freien Ende versehen angeordnet und an eine Hochspannungsquelle anschliessbar sind. Längs einer Reihe von Elektroden, vorzugsweise parallel dazu ist zumindest ein Erdleiter angeordnet .
Die Ueberprüfung solcher bekannter aktiver Entladeelektroden hat ergeben, dass der Wirkungsgrad beim Entladen relativ schlecht ist und noch eine relativ hohe Restaufladung auf der Materialbahn, insbesondere bei schnelllaufenden Materialbahnen von grösser als 2 -3 Meter / s belässt. Dasselbe gilt bei Kunststoffen mit geschlossenen Oberflächen z. B. Polymerfolien wie Polycarbonat oder Polyester mit einer Durchschlagsspannung von grösser als 4000 Volt und einem Oberflächenwiderstand von grösser als 10 hoch 14 Ohm und einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10 hoch 14 Ohm x cm.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine aktive Entladeelektrode gemass dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so auszubilden, dass eine grösstmögliche Ladung bei schnelllaufenden Materialbahnen und bei den vorstehend genannten Kunststoffen, bei denen sich eine Ladungsdoppelschicht ausbilden kann, ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Entladeelektrode gemass dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäss durch dessen kennzeichnende Merkmale in überraschend einfacher Weise gelöst.
Es hat sich herausgestellt, dass merkwürdigerweise bei Einsatz einer Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Reihen mit nadeiförmigen Einzelelektroden das Ergebnis der Entladung nicht etwa verbessert, sondern im Gegenteil sogar verschlechtert wird. Es hat sich nach Lehre der Erfindung gezeigt, dass eine einzige Reihe von Einzelelektroden die besten Ergebnisse zeitigt . Ferner hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass der Wirkungsgrad nochmals dadurch verbessert wird, wenn der Erdleiter vollständig von einem elektrischen Isolator umgeben ist. Dann lässt sich selbst bei schnelllaufenden Materialbahnen mit einer Geschwindigkeit in der Grössenordnung von grösser 10m/s eine höchstmögliche Entladung erzielen. Bei der erfindungsgemässen Elektrode ergibt sich überdies der Vorteil bei einem Ausfall des Netzes, dass die Reihe von Einzelelektroden als passive Entladeelektroden wirken, sodass zumindest ein Minimum an Funktionsfähigkeit trotz Netzausfall erhalten bleibt. Dieser Effekt stellt sich wiederum überraschenderweise dann nicht ein, wenn die Anschlüsse zwischen Erdleiter und Einzelelektroden vertauscht werden, also der Erdleiter an die HochspannungswechselStromquelle und die nadeiförmigen Einzelelektroden an Erde festgelegt werden. Erfindungsgemäß werden die Einzelelektroden an eine bezüglich der Erde symmetrische Spannung der Hochspannungswechselstromquelle angelegt .
Zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Insbesondere zeichnet sich bei Einsatz von 2 parallel zueinander und beiderseits der Reihe von Einzelelektroden vorgesehenen Erdleitern eine Erhöhung des Wirkungsgrades, also eine bessere Entladung ab.
Wenn darüber hinaus jede Einzelelektrode über einen ohmischen Widerstand an die Hochspannungsquelle angeschlossen wird, so ergibt sich zugleich ein wirksamer Berührungsschütz, der einen schematischen Querschnitt durch eine aktive Entladeelektrode ge ass der Erfindung zeigt.
Die insgesamt mit 5 bezeichnete Entladeelektrode weist ein Profil 6 auf, das an seiner Rückseite eine Einhängenut 7 zum Befestigen der Elektrode aufweist.
Sie ist mit einer einzigen Reihe von zueinander parallel angeordneten nadeiförmigen Einzelelektroden 8 versehen, deren freie Enden mit Bezug auf die Befestigungsnut 7 entgegengesetzten Seite angeordnet sind. Die Reihe von Einzelelektroden liegen in einer Ebene 9, die schematisch in der Zeichnung angedeutet ist. Ferner ist jede Einzelelektrode 8 über einen ohmischen Widerstand 10 an die - nicht gezeichnete - Hochspannungsquelle anschliessbar, die eine Wechselspannungsquelle darstellt.
Ferner sind beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel 2 parallel zueinander und beiderseits der Reihe von Einzelelektroden 8 angeordnete Erdleiter 11 vorgesehen, die im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind und beispielsweise als Draht ausgebildet sein können. Diese beiden Erdleiter verlaufen rechtwinklig zu der Erstreckung jeder Einzelelektrode 8 und parallel zu der Ebene 9, in denen die Einzelelektroden einer Reihe angeordnet sind. Jeder Leiter ist hierbei von einem elektrischen Isolator 12 umgeben .

Claims

A N S P R U C H E
Aktive Entladeelektrode (5) zum Minimieren von positiven und / oder negativen Ladungen auf bewegten Materialbahnen mit einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten nadeiförmigen Einzelelektroden (8) , die an eine Hochspannungsquelle, vorzugsweise einen Hochspannungstransformator anschliessbar sind, und mit zumindest einem rechtwinklig zu und längs der Vielzahl der Einzelelektroden (8) verlaufenden Erdleiter (11) , dadurch gekennzeichnet
dass eine einzige Reihe der Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Einzelelektroden (8) vorgesehen ist und dass der Erdleiter (11) vollständig von einem elektrischen Isolator (12) umgeben ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdleiter in dem elektrischen Isolator (12) eingebettet ist.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe der Vielzahl von Einzelelektroden (8) in einer Ebene (9) liegt.
4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass 2 parallel zueinander und beiderseits der Reihe der Vielzahl von Einzelelektroden (8) angeordneten Erdleiter (11) vorgesehen sind.
5. Elekrode nach einem der Ansprüche 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, dass jeder Erdleiter (11) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist .
Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdleiter (11) als Draht ausgebildet ist.
7. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einzelelektrode (8) über einen ohmischen Widerstand (10) an die Hochspannungsquelle anschliessbar ist.
8. Elekrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmische Widerstand 250 Megaohm beträgt.
Elektrode nach einem der Ansprüche 1 - 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Spitzen der Einzelelektroden (8) zwischen 1 und 2, vorzugsweise bei 1,5 cm liegt.
10. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden an eine bezüglich Erde symmetrische Hochspannungswechselstromquelle anlegbar sind.
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