DE1589781A1 - Verfahren und Schaltanordnung zum Entladen von elektrostatisch aufgeladenen Gegenstaenden - Google Patents

Description

• Verfahren und Schaltanordnung zum Entladen von elektrostatisch aufgeladenen Gegenständen Die mrliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Entladen von elektrostatisch aufgeladenen Gegenständen, z.B laufenden Bahnen, die einen Ladungsüberschuß besitzen, insbesondere solche, die anschließend aufgewickelt werden, wobei der Gegenstand mittels einer an Wechselhochspannung anliegenden Sprühelektrode mit Ionen beaufschlagt wird. Bei der zugehörigen Schaltanordnung ist die Sprühelektrode an eine Wechselhochspannungaquelle unter Zwischen- schaltung eines Schutzwiderstandes angeschlossen.
• Bei den meisten elektrostatisch aufgeladenen Gegenständen, insbesondere solchen aus organischen chemischen Verbindungen, tre- ten Auf ladungen sowohl negativen als auch positiven Vorzeichens gleichzeitig auf, wobei in der Regel ein Ladungsüberachuß eines bestimmten Vorzeichens besteht. Deshalb betreibt man auch die Sprühelektroden, mit deren Hilfe die Gegenstände entladen werden sollen, mit Wechselhochspannung, um Ionen beider Polaritäten zu erhalten. Es hat sich nun gezeigt, daß bei der Erzeugung der Ionen die negativen Ladungsträger bevorzugt auftreten. Setzt man Sprühelektroden ein, um z. B. elektrostatisch aufgeladene Kunststoffbahnen zu entladen, so bleibt unabhängig vom Vorzeichen der Ruf- ladung auch bei ausreichender Dimensionierung der Sprühelektrode, auf der entladenen Bahn eine negative Restladung zurück. Dabei kann die ursprüngliche Bahnaufladung, insbesondere über ihr Vorzeichen, einen Einfluß auf die Höhe dieser Restladung haben. Im allgemeinen werden durch diese verhältnismäßig geringen Ladungen keine störenden elektrostatischen Erscheinungen, wie Staubanziehung oder Gleitfunkenentladung hervorgerufen. Doch gibt es Vorgänge, bei denen eine bis auf die negative Restladung entladene Bahn ohne zusätzliche Rufladung wieder zu hohen Feldstärken führt. Dies tritt z. B ein, wenn eine solche Bahn aufgewickelt wird. Es summieren sich dabei an der Aufwickelstelle die pro Flächeneinheit vorhandenen negativen Restladungen auf dem Bandwickel und können dort so hohe Feldstärken hervorrufen, daß wieder störende elektrostatische Erscheinungen eintreten. Natürlich kann es unter anderen Voraussetzungen auch vorkommen, daß auf der zu entladenden Bahn eine positive Restladung verbleibt.
• Es wurde nun gefunden, daß sich ein Gegenstand, der einen Ladungsüberschuß aufweist, fast ratlos entladen läßt, indem dem Gegenstand von der Sprühelektrode ein dem positiven oder negativen hadungeüberschuß äquivalenter Überschuß an Ionen umgekehrten Vorzeichens zugeführt wird.
• In vorteilhafter Weise wird gemäß einer Weiterführung der Erfindung der Entladungsvorgang automatisiert, indem die zugeführte Überschußmenge an Ionen durch Feldstärkemessung über einen Steuerkreis geregelt wird. Dabei wird die Feldstärke nahe hinter der Entladungestelle gemessen. Insbesondere bei laufenden zu entladenden Hahnen ist dies von Vorteil, weil deren Aufladung über die Bahnlänge unterschiedlich sein kann, so daß eine dauernde Anpassung möglich ist.
• Für die Zufuhr des Überschusses an Ionen kann a) die Amplitude der Spannungshalbwelle mit dem dem Ladungsüberachuß g1 eichsinnigen Vorzeichen entsprechend verkleinert werden, oder b) die Amplitude der Spannungahalbwelle mit dem dem Ladungsüberschuß entgegengesetzten Vorzeichen entsprechend vergrtiBert werden.
• Zur schalttechnischen Ausführung von a) zweigt erfindungagemäB von der Verbindung zwischen Hochspannungstransformator und Sprühelektrode eine Leitung ab, die einen Widerstand, einen Gleichrichter, einen Grobregelwiderstand und einen Feinregelwiderstand aufweist und an dem anderen Pol des Transformators anliegt. Bei der schalttechnischen Ausführung nach b) ist ein Pol des Wechselhochapannungstransformators an einen Regelwiderstand angeschlossen, der an einer Gleichhochapannungaquelle anliegt.
• Bei beiden Ausführungen sind die Regelwiderstände in vorteilhafter Weise über ein Feldstärkemeßgerät mit nachgeschaltetem Meßwertumformer einstellbar.
• Bei Versuchen wurde festgestellt, daß beim Aufwickeln einer mit 100 m/min. laufenden Kunststoffbahn an einer Wickel ohne jede Entladung eine Feldstärke von - 16000 V/cm auftrat. Durch eine Entladung der laufenden Kunststoffbahn nach herkömmlicher Art, d. h. gleich große positive und negative Wechselspannungsamplituden an der Sprühelektrode, konnte die Feldstärke an der Wickel nur auf - 5000 V/em herabgesetzt werden. Nach Anlegen einer in der negativen Halbwelle verminderten Wechselhochspannung an die Sprühelektrode wurde die Feldstärke an der Wickel auf - 50 V/Cm vermindert, das ist ein Wert, bei dem keine störenden elektrostatischen Erscheinungen mehr auftreten. Entsprechende Entladungswirkungen wurden auch bei einer positiven Aufladung der Kunststoffbahn festgestellt, wobei auch hier bei einer Entladung in herkömmlicher Art eine hohe negative Restladung auf der Bahn verblieb. Sinngemäß kann auch bei der Begrenzung positiver Halbwellen verfahren werden, indem die Gleichrichterpolarität getauscht wird. Durch die Erfindung lassen sich elektrostatische Ladungen auf schlechtleitenden Gütern, z. B. Kunststoffen, so weit neutralisieren, daß bei einer Summierung der Restladungen, z. B. beim Aufwickeln, keine Aufladungen in störender Höhe entstehen. Der erfindungsgemäße Gedanke läßt sich sowohl bei mit netzfrequenter Wechselhochspannung betriebenen Ionisierungssprühelektroden als auch bei mit Nieder- oder Hochfrequenz betriebenen Sprühelektroden anwenden.
• Anhand einer Zeichnung seien die beispielsweisen Schaltanordnungen beschrieben, und zwar zeigen: Figur 1 eine Schaltanordnung zur Verkleinerung der Amplitude der Halbwelle entsprechenden Vorzeichens, Figur 2 den zugehörigen Spannungsverlauf U über der Zeit t, Figur 3 eine Schaltanordnung zur Vergrößerung der Amplitude der halbwelle entsprechenden Vorzeichens und Figur 4 den zugehörigen Spannungsverlauf U über der Zeit t. In Figur 1 wird die Bahn 1 von der Sprühelektrode 2 entladen, an der die um den Spannungsabfall am Schutzwiderstand 3 verminderte Hochspannung des Transformators 4 anliegt. Unter Vernachlässigung des Ionenatromes wird die Höhe der Teilspannung bestimmt durch den Widerstand 5 und kann grob eingestellt werden mit Hilfe des auf die Widerstände 6, 7 und 8 wirkenden Schalters 9. Die Feineinstellung erfolgt über das Potentiometer 10. Der Hochspannungsgleichrichter 11 sorgt dafür, daß von dieser Spannungsteilung jeweils nur eine-Halbwelle der Wechselspannung betroffen wird und ist so gepolt, daB die negative Halbwellenamplitude gegenüber der positiven verkleinert wird. Durch Einstellung des Spannungsteilers läßt sich erreichen, daß an der SprUh. elektrode der Anteil der für die Entladung wirksamen negativen Ladungsträger gleich dem Anteil der positiven Ladungsträger wird und somit auf dem entladenen Gut keine Restladung verbleibt.
• Dies wird erreicht durch Messung der Feldstärke der entladenen Bahn mittels des Feldstärkemeßgerätes 12 und dem Meßwertumformer 13 unter Einwirkung auf die Regelwiderstände 6, 7, 8 und 10, wobei der gemessene Wert natürlich mit einem Sollwert oder Mindestwert verglichen wird. In Figur 2 ist die Amplitude der negativen Halbwellen um den schraffierten Bereich UX verkleinert.
• In Figur 3 wird die Bahn 1 von der Sprühelektrode 2 entladen, an der ebenfalls die um den Spannungsabfall im Sehut zrideretand 3 verminderte Hochspannung des Transformators 4 anliegt. Der Wechselhochspannung wird eine Gleichhochspannung UGl überlagert, indem ein-Pol des Transformators 4 an dem Regelwideretand 14 anliegt, der an die Gleichhochapannungsquelle 15 angeschlossen ist. Die Einstellung des Regelwiderstandes erfolgt wieder über das Feldstärkenmeßgerät 12 und den hießwertumformer 13.
• In Figur 4 ist die Amplitude der positiven Spannungshalbwelle um den Betrag UGl vergrößert unter gleichzeitiger entsprechender Verkleinerung der Amplitude der negativen Halbwelle infolge der Uberlagerung der Gleichhochspannung UGl.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Entladen von elektrostatisch aufgeladenen Gegenständen, z.B. laufenden Bahnen, die einen Ladungsüberschuß besitzen, insbesondere solche, äie anschließend aufgewickelt werden, wobei der Gegenstand mittels einer an Wechselhochspannung anliegenden Sprühelektrode mit Ionen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gegenstand von der Sprühelektrode ein dem positiven oder negativen Ladungsüberschuß äquivalenter Überschuß an Ionen umgekehrten Vorzeichens zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Überschußmenge durch Feldstärkemessung über einen Steuerkreis geregelt wird.
3. 3. Verfahren nae-h Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Spannungshalbwelle mit dem gleichen Vorzeichen verkleinert wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Spannungshalbwelle mit dem umgekehrten Vorzeichen vergrößert wird.
5. 5. Schaltanordnung nach Anspruch 1, 2 und 4, bei der die Sprühelektrode an einem Wechselhochspannungstransformator unter Zwischenschaltung eines Schutzwiderstandes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Pol des Transformators (4) an einem Regelwiderstand (14) angeschlossen ist, der an einer Gleichhochspannungsquelle (15) anliegt.
6. 6. Schaltanordnung nach Anspruch 1 bis 3, nach der die Sprühelektrode an einen Wechselhochspannungstransformator unter Zwischenschaltung eines Schutzwiderstandes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von dieser Verbindung eine weitere abzweigt, die einen Widerstand (5) einen Gleichrichter (11), ein oder mehrere Grobregelwiderstände (6, 7, 8) und einen Feinregelwiderstand (10) aufweist und an dem anderen Pol des Transformators (4) anliegt.
7. 7. Schaltanordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelwiderstände (6, 7, 8, 10. 14) über ein Feldstärkemeßgerät (12) mit nachgeschaltetem rleßwertumformer (13) einstellbar sind.