-
Vorrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls mit
einem eine leitende Nadel umgebenden Gehäuse, bei der ein leitendes Ringstück an
dem Gehäuse an der Ausblasöffnung angeordnet ist und diese Öffnung so überragt,
daß zwischen der leitenden Nadel und der Ausblasöffnung durch eine Hochspannung
erzeugte elektrische Entladung ein im Gehäuse konisch nach außen sich erweiterndes
Volumenelement umfaßt.
-
Bekanntlich ziehen elektrisch nicht leitende Materialien Staub und
andere Fremdkörper an. Die sich auf den Oberflächen von Kunststoffteilen, Papierschichten,
Filmen, Textilien, Gummi und Leder ansammelnden elektrostatischen Ladungen bewirken
besonders in einer trockenen Atmosphäre, daß Staub-und Schmutzteilchen angezogen
und auf den Materialoberflächen gehalten werden. Obgleich bekannte Vorrichtungen
zum Entfernen statischer Aufladungen die Oberfläche an der freiliegenden Stelle
und die freiliegende Oberfläche der auf ihr befindlichen Fremdkörper neutralisierten,
bewirkten sie keine Neutralisation der Ladungen zwischen den Teilchen und der Oberfläche,
so daß keine vollständige Neutralisation stattfand. Außerdem blieben beträchtliche
Mengen der Teilchen mit ihrer geringfügigen Masse, selbst unter der Voraussetzung
einer vollständigen Neutralisation, immer noch auf der Oberfläche zurück. Auch kann
eine Korona-Entladung von den Spitzen bekannter Hochspannungsneutralisatoren Unschärfe
oder Belichtung photoempfindlicher Filme oder Papiere verursachen.
-
Es ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls
bekannt mit einem eine Metallspitze umgebenden, einen Ausblasdurchtritt aufweisenden
leitenden Gehäuse und einer an der Metallspitze sowie an das Gehäuse angeschlossenen
Hochspannungsquelle zur Erzeugung einer Spitzenentladung. Es ist ferner bekannt,
zwischen dem leitenden Gehäuse und der Metallspitze eine Isolierbuchse anzubringen.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird die Luft oder das Gas axial in einen Kanal
oder ein Rohr eingeleitet, die ionisierte Luft tritt aber radial aus den Vorrichtungen
aus, zumal auch die Nadeln oder Spitzen dieser Vorrichtung nicht parallel in dem
eingeleiteten Luftstrom angeordnet sind. Beim Austritt der ionisierten Luft entsteht
somit zwangläufig eine turbulente Strömung.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Entfernen
von statischen Aufladungen zu schaffen, mit der sich gleichzeitig an einen Teil
der Oberfläche elektrostatisch angezogene Staubteilchen wegblasen und die statischen
Aufladungen sowohl an der Verunreinigung als auch an dem zu reinigenden Teil neutralisieren
lassen. Die Konstruktion der verbesserten Vorrichtung soll robust, einfach und wirtschaftlich
und im Betrieb besonders leistungsfähig sein.
-
Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß die leitende Nadel in der
Achse der Bohrung des Gehäuses liegt, und zwischen der Nadel und dem leitenden Ringstück
eine aus Isolierstoff bestehende, in Richtung der Achse der Bohrung sich erstreckende
Hülse vorgesehen ist, die sich an der Ausblasöffnung nach außen konisch fortsetzt.
-
Wie weiter gefunden wurde, empfiehlt es sich, an der Ausblasöffnung
ein aufsetzbares Rohrstück mit abgewinkeltem Austrittsteil anzuordnen. Dies hat
insbesondere den Vorteil, daß ein ionisierter Luftstrahl erzeugt wird, mit dem sich
ein photoempfindlicher Film neutralisieren und reinigen läßt, ohne eine Unschärfe
oder Belichtung dieses Films auf Grund von Glimmentladungen an der Nadelspitze zu
verursachen. Hierzu wird eine besondere Düse verwendet. Durch entsprechende Abwandlungen
der Düse lassen sich auch andere Verwendungszwecke erreichen, z. B. das wirksame
Öffnen von Behältern oder gesonderten Blättern in einem Förderstapel.
-
Typische Anwendungsfälle für die erfindungsgemäße Pistole zur Erzeugung
eines ionisierten Luftstrahls sind das Neutralisieren und Reinigen von Magnetbändern
vor ihrer Aufwicklung, die Neutralisation von Kunststoffteilen nach dem Formen,
Strangpressen oder Kalandern, die Behandlung von Leder nach dem Bürsten sowie die
Behandlung optischer Oberflächen vor ihrer Montage zu verschlossenen Einheiten,
die Neutralisation von Papier oder
Kunststofflagen vor dem Druck
oder Seidenschirmen, von Flaschen und Behältern vor der Füllung sowie Neutralisation
von Oberflächen verschiedener Arten vor dem Drucken oder Beschichten.
-
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es zeigt F
i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftstrahls unter
hohem Druck, F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Düse mit einem Düsenschirm oder
Kappe, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der F i g. 2 mit schematischer
Darstellung des äußeren elektrischen Schaltbildes, F i g. 4 eine Seitenansicht der
Vorrichtung zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls unter geringem Druck und
F i g. 5 einen Längsschnitt durch die Düse zur Erzeugung eines ionisierten Luftstrahls
bei geringem Druck und eine schematische Darstellung des äußeren elektrischen Schaltbildes.
-
Die in den F i g. 1, 2 und 3 veranschaulichte Düse zur Erzeugung eines
ionisierten Luftstrahls für eine Hochdruck-Luftpistole hat ein Rohr A, eine mit
öffnungen versehene metallische Spitze B sowie eine Metallnadel C, die innerhalb
des Rohres A in Längsrichtung angeordnet ist, sich innerhalb der Spitze B axial
erstreckt und sich konzentrisch im Abstand von dieser befindet.
-
Das Rohr A weist einen praktisch zylindrischen Körperteil 12 aus dielektrischem
Material, wie beispielsweise Plexiglas (d. h. Akrylharz) oder einem anderen plastischen
Werkstoff auf, der sich leicht formen oder bearbeiten läßt. Ein Ende dieses Körperteils
hat eine innen mit Gewinde versehene Bohrung 14, die auf eine entsprechende
mit Gewinde versehene Spitze auf einer üblichen Luftpistole 16
paßt. Zwei
Öffnungen 18 und 20 von geringem Durchmesser erstrecken sich in Längsrichtung
durch das Rohr B von einer ringförmigen Aussparung am vorderen Ende des Körperabschnitts
und stehen mit der Bohrung 14 in Verbindung.
-
Die Metallspitze B weist eine Längsbohrung 23 auf und läßt sich passend
über das vordere Ende des Rohres A schrauben. Die Bohrung 23 verjüngt sich bei 24
und endet in einer Öffnung 26 von kleinem Durchmesser. Ein Kunststoffrohr 28 ist
innerhalb der Öffnung angebracht zur Verkleinerung der Metalloberfläche in peripherer
Längsrichtung um die Nadel. Längs dem Umfang im Abstand befindliche Luftdurchlaßöffnungen
30 erstrecken sich radial von der Bohrung 23 durch die Hülle der Spitze B hindurch.
Durch diese Öffnungen läßt sich Luft aus der Umgebung in die Bohrung hineinziehen,
ohne ein teilweises Vakuum an dem verjüngten Teil24 hinter der Druckluft aus der
Pistole 16 zu schaffen.
-
Die Nadel C weist einen mit Gewinde versehenen Fuß 32 auf, der in
eine axiale Gewindebohrung in dem Rohr A eingeschraubt ist, sowie eine über die
verjüngte Öffnung 24 vorspringende Spitze 34, die konzentrisch in die Öffnung 26
in unmittelbarer Nähe des Rohres 28 ausmündet. Eine präzise, in die Queröffnung
38 im Rohr B passende Klemmbuchse 36 ist auf das Ende des Nadelfußes 34 aufgeschraubt
und erlaubt das Anlegen einer hohen Spannung an die Nadel C mit Hilfe eines entsprechenden
Verbindungsstücks. Wie in F i g. 3 veranschaulicht, liegt die andere Seite einer
Hochspannungsquelle an der Metallspitze B, wodurch ein durch einen ionisierten Luftstrahl
entstandenes Feld in dem peripheren Spalt um die Spitze der Nadel C gebildet wird.
Auf Grund der koaxialen Anordnung der Nadel C in der Spitze der Bohrung strahlen
die Luftionen und verursachen einen leichten Zug, um die Ionen in die Öffnung hinein
und durch sie hindurchzudrücken. Der Druckluftstrom aus der Pistole 16 strömt koaxial
mit der Nadel aus und verstärkt den natürlichen Ionenfluß, so daß die ionisierten
freien Luftstrahlen nach außen geblasen werden können. Diese Strahlen ionisierter
Luft können jetzt den Staub und die Oberfläche, an der der Staub elektrostatisch
anhaftet, gleichzeitig neutralisieren und die entionisierten Staubteilchen von ihr
wegblasen.
-
In F i g. 2 ist eine Kappe D veranschaulicht, die sich an die Düse
zur Erzeugung eines ionisierten Luftstroms ansetzen läßt, so daß der entladene ionisierte
Luftstrom auf einen lichtempfindlichen Film zugeführt wird, ohne daß der Film dem
Nadelspitzenglimmen ausgesetzt wird. Die Kappe D besteht vorzugsweise aus einem
nicht leitenden Material, beispielsweise Polystyrol oder Hartgummi, und weist ein
L-förmiges Gehäuse 40 mit zwei im stumpfen Winkel miteinander verbundenen
rohrförmigen Durchlässen 42 und 44, die sich in Längsrichtung durch
das Gehäuse hindurcherstrecken, auf. Das Gehäuse 40 ist mit der Düse dadurch
verbunden, daß das abgesetzte Ende 27 der Spitze B in den Durchgang 42 eingesetzt
und die Klemmschraube 46 festgestellt wird. Der Durchgang ist so ausgebildet, daß
von keinem Punkt außerhalb des Gehäuses die Korona-Entladung in der Öffnung der
Düse zu sehen ist.
-
In F i g. 4 und 5 ist eine Niederdruckluftdüse E für die Zufuhr eines
ionisierten Luftstrahls unter geringem Druck zu einem zu neutralisierenden Teil
veranschaulicht. Die Düse E weist ein nicht leitendes Gehäuse 50 aus entsprechendem
plastischem Werkstoff, beispielsweise Plexiglas (d. h. Akrylharz) mit einer Längsbohrung
52 auf, die sich vollständig durch das Gehäuse hindurcherstreckt. Die Bohrung 52
paßt über das Ende eines Luftzufuhrrohres 54 und ist mittels einer Klemmschraube
56 befestigt. Das vordere Ende der Bohrung 52 ist bei 58 etwas nach außen erweitert,
während der äußere Rand des Gehäuses 50 zur Aufnahme einer Metallhülse ringförmig
vermindert ist. Die Hülse 60 ist mit dem vorderen Ende des Gehäuses verbunden, überragt
dieses jedoch, so daß eine blanke Metallringoberfläche von der Nadel 62 aus hinter
dem erweiterten Teil 58 sichtbar ist. Ein geerdeter Metallstreifen 64 in festem
Kontakt mit der Hülse 60 erstreckt sich nach hinten auf dem Gehäuse 50 auf die Schraube
56 zu.
-
Die Nadel 62 ist axial innerhalb der Bohrung 52 angeordnet, so daß
die Nadelspitze innerhalb des und angrenzend an das nächste Ende des erweiterten
Teils 58 konzentrisch vorspringt. Ein gedachter Konus kann nach vorn von der Spitze
der Nadel 62 zur überhängenden blanken Innenfläche der Hülse 60 verlaufen. Die Nadel
62 ist durch eine Buchsenschraube 68 abgestützt, die ihrerseits innerhalb eines
sich vom Gehäuse quer erstreckenden Vorsprungs 70 gelagert ist. Eine längliche
Öffnung 72 im Vorsprung 70 steht von beiden Seiten aus mit der Spitze der
Buchse 68 in Verbindung, mit der die Hochspannungsleitung des Stromnetzes G verbunden
ist.
-
Bei Anlegen einer hohen Spannung an die Nadel 62 und die Hülse 60
erstreckt sich ein Bereich ionisierter
Luft konisch von der Nadelspitze
aus und etwas über das vordere Ende der Düse hinaus. Ein Niederdruckluftstrom aus
dem Rohr 56, der koaxial zur Nadel 62 austritt, verstärkt den Bereich in
einer Richtung und treibt die freien Luftionen in die Atmosphäre. Die Neutralisation
eines entfernt angeordneten elektrostatisch geladenen Teils kann folglich durchgeführt
werden, und elektrostatisch angezogener Staub läßt sich gleichzeitig entionisieren
und von diesem Teil mittels eines Luftstroms entfernen.