DE19602510A1 - Vorrichtung zur Neutralisierung elektrostatischer Ladungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Neutralisierung elektrostatischer Ladungen durch Korona-Entladung mit Entla­ dungselektroden und geerdeten Gegenelektroden, wobei die Ent­ ladungselektroden kapazitiv an eine Wechsel-Hochspannungs­ quelle angeschlossen sind.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus US-PS 2,866,923 bekannt. Die Entladungselektroden bestehen dabei aus Spitzen, die über Drahtwendeln unter Zwischenschaltung eines isolierenden Mantels kapazitiv an ein Hochspannungska­ bel angekoppelt sind. Diese Art der kapazitiven Ankopplung erfordert einen hohen Fertigungsaufwand und führt aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der Vorrichtung zu einer Auf­ teilung der angelegten Spannung, so daß die an den Entladung­ selektroden auftretende Hochspannung nicht in allen Fällen auf den an sich erwünschten hohen Wert gebracht werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß sie in einfacher Weise herstellbar ist und an ihren Entladungselektroden höhere Spannungen zur Wir­ kung gebracht werden können.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäße Vorrichtung erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einer Seite eines Trägers aus dielektrischem Material eine Reihe einzelner Entladungs­ elektroden galvanisch voneinander getrennt in Form dünner, elektrisch leitender Schichten aufgebracht sind, und daß auf der anderen Seite des Trägers, den Entladungselektroden ge­ genüberliegend, ein durchgehender, elektrisch leitender Belag angeordnet ist, der an die Hochspannungsquelle angeschlossen ist und eine kapazitive Ankopplung der Entladungselektroden an die Hochspannung vermittelt.

Zwar ist es an sich bekannt (DE-OS 23 43 483) auf Trägern, z. B. Folien aus dielektrischem Material Entladungselektroden in Form einer dünnen elektrisch leitenden Schicht anzuordnen. Die Entladungselektroden haben dabei die Form von Spitzen, die alle miteinander zusammenhängen, also elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Diese Spitzenelektroden werden nicht mit Hochspannung versorgt, sondern geerdet und zur Ab­ leitung elektrischer Ladungen direkt an eine vorlaufende Ma­ terialbahn angelegt. Es fehlt bei dieser bekannten Vorrich­ tung also insbesondere auch die kapazitive Ankopplung der Entladungselektroden an eine Hochspannungsquelle.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeich­ nung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform ei­ ner Vorrichtung zur Neutralisierung elek­ trostatischer Ladungen;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 die Anordnung der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 in einem Entelektrisierungsstab mit Gegenelektroden;

Fig. 4 eine abgewandelte Vorrichtung zur Neutrali­ sierung elektrostatischer Ladungen;

Fig. 5 die Vorrichtung aus Fig. 4 mit hochgefalte­ ten Randbereichen;

Fig. 6 die Anordnung der Vorrichtung aus Fig. 5 in einem Entelektrisierungsstab;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Vorrich­ tung zur Neutralisierung elektrostatischer Ladungen und

Fig. 8 die Anwendung der Vorrichtung aus Fig. 7 bei der Entelektrisierung eines Gegenstan­ des.

Die Fig. 1 zeigt schematisch und in abgebrochener Darstellung einen langgestreckten Träger 1 aus einem dielektrischen Mate­ rial, beispielsweise in Gestalt einer flexiblen Kunststoffo­ lie oder eines mehr oder weniger starren Kunststoffstreifens.

Auf der einen Seite des Trägers 1 sind einzelne Entladungs­ elektroden 2 in Form flächiger, dünner elektrisch leitender Schichten angeordnet, die jeweils galvanisch voneinander ge­ trennt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt je­ de Entladungselektrode 2 eine Spitze 3, einen relative brei­ ten Fuß 4 sowie ein Verbindungsstück 5 zwischen Spitze 3 und Fuß 4. Die Entladungselektroden 2 können beispielsweise aus einer vorher auf den Träger 1 aufgebrachten Metallbeschich­ tung, z. B. aus Kupfer, ausgeätzt sein. Auf der den Entladung­ selektroden 2 gegenüberliegenden Seite des Trägers 1 ist ein durchgehender elektrisch leitender Belag 6 angeordnet, bei­ spielsweise in Gestalt einer Kupferkaschierung.

Der elektrisch leitende Belag 6 wird in an sich bekannter und daher nicht dargestellter Weise an eine Wechsel-Hochspan­ nungsquelle (z. B. 10 kV) angeschlossen. Da der Belag 6 mit den Füßen 4 der Entladungselektroden 2 wegen des zwischenge­ schalteten dielektrischen Materials des Trägers 1 wie ein Kondensator zusammenwirkt, sind die Entladungselektroden auf diese Weise kapazitiv an den Belag 6 angeschlossen und führen somit an den Spitzen 3 die gleiche Hochspannung, wie sie an den Belag 6 angelegt ist. Wegen dieser kapazitiven Ankopplung und der Trennung der Entladungselektroden 2 in jeweils ein­ zelne, galvanisch voneinander getrennte Elemente ist die Ge­ samtanordnung relativ berührungssicher.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Träger 1 mit den an gegen­ überliegenden Seiten angeordneten Entladungselektroden 2 bzw. dem Belag 6 kann als solcher bereits als Vorrichtung zur Neu­ tralisierung elektrischer Ladungen eingesetzt werden, wenn - nach Anschluß des Belags 6 an eine Hochspannungsquelle - an den Spitzen 3 der Entladungselektroden 2 ein zu neutralisie­ render Gegenstand, beispielsweise eine Papierbahn, vorbeige­ führt wird und in der Nähe der Entladungselektroden 2 in ir­ gendeiner Form wenigstens eine geerdete Gegenelektrode vorge­ sehen ist.

Fig. 3 zeigt den Einsatz der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung in einem sogenannten "Entelektrisierungsstab" 7. Der Entelektrisierungsstab 7 besteht, wie dargestellt, aus zwei zueinander symmetrischen Hälften 8, 9, zwischen welche der mit den Entladungselektroden 2 und dem elektrisch leiten­ den Belag 6 versehene Träger 1 eingefügt ist. Der Träger 1 und die beiden ebenfalls aus elektrisch isolierendem Materi­ al, z. B. Kunststoff, bestehenden Hälften 8, 9 des Stabes 7 sind fest miteinander verbunden, z. B. verklebt. Bei der be­ schriebenen Anordnung liegen die Spitzen 3 der Entladungse­ lektroden 2 in einer Rinne 11 des Entelektrisierungsstabes 7, die durch die geometrische Querschnittsform der Hälften 8, 9 bestimmt ist. An den Außenseiten der Hälften 8, 9 sind elek­ trisch leitende Gegenelektroden 12, 13 angeordnet, die, wie durch die eingezeichneten Feldlinien angedeutet, mit den Spitzen 3 der Entladungselektroden 2 zusammenwirken. Der Be­ lag 6 ist an eine Hochspannungsquelle 14 angeschlossen, die Gegenelektroden 12, 13 sind, wie eingezeichnet, geerdet. Wenn über die Rinne 11, an deren Boden die Spitzen 3 der Entla­ dungselektroden 2 liegen, quer ein Gegenstand, z. B. eine Kunststoffbahn, geschoben wird, werden elektrostatische La­ dungen auf dieser Bahn neutralisiert.

In Fig. 4 bis 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Neutralisierung elektrostatischer Ladungen dargestellt. Auf einem Träger 21 aus dielektrischem Material, beispielsweise einem flexiblen Kunststoffstreifen, sind an einem Längsrand, voneinander galvanisch getrennt, als Entla­ dungselektroden 22 einzelne Spitzen 23 aus dünnem, elektrisch leitendem Material aufgebracht. Diese Spitzen 23 können z. B. so gebildet werden, daß man zunächst den betreffenden Rand des Trägers 21 mit einer durchgehenden, dünnen elektrisch leitenden Schicht, z. B. aus dünnem, aufkaschiertem Kupfer versieht und aus diesem Kupferbelag die Spitzen 23 heraus­ stanzt oder herausätzt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 21 ist etwa in dessen Mitte ein flächiger, durchge­ hender elektrisch leitender Belag 26, z. B. durch Aufdampfen oder Aufkaschieren von Metall, insbesondere Kupfer, aufge­ bracht. Ausgehend von den Spitzen 23 und mit diesen elek­ trisch leitend verbunden verlaufen auf der dem Belag 26 ge­ genüberliegenden Seite des Trägers 21 bis zu einem Bereich oberhalb dieses Belags 26 flächige Verbindungsstreifen 27 aus elektrisch leitendem Material, die beispielsweise ebenfalls aufkaschiert sind. Die einzelnen Spitzen 3 und Verbindungs­ streifen 27 sind galvanisch voneinander getrennt.

Die jeweils über dem durchgehenden Belag 26 liegenden Berei­ che der Verbindungsstreifen 27 bilden wegen des zwischenge­ schalteten, elektrisch isolierenden Materials des Trägers 21 zusammen mit dem Belag 26 einen Kondensator, so daß die Spit­ zen 23 der Entladungselektroden 2 auf diese Weise kapazitiv an den Belag 26 angekoppelt sind und die Spannung einer an den Belag 26 angeschlossenen Wechsel-Hochspannungsquelle an­ nehmen.

Auf dem Träger 21 ist schließlich ebenfalls in Längsrichtung durchgehend und parallel zum Belag 26, aber auf der gegen­ überliegenden Seite des Trägers 21, eine elektrisch leitende Gegenelektrode 32 angeordnet, beispielsweise ebenfalls aus aufkaschierter Metallfolie, die geerdet werden kann.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, werden die jeweils links und rechts des Belages 26 gelegenen Randbereiche des Trägers 21 schräg nach oben hochgefaltet, so daß sich ein rinnenartiges Gebilde ergibt, das, wie aus Fig. 6 ersichtlich, in einen Entelektrisierungsstab 37 eingesetzt wird. Der Stab 37 be­ steht aus elektrisch isolierendem Material und umfaßt eine äußere Rinne 38, in welche unter Zwischenschaltung des rin­ nenförmigen Gebildes aus Fig. 5 ein Kernstück 39 eingesetzt wird, so daß, beispielsweise durch zusätzliche Verklebung, ein stabiler Entelektrisierungsstab 37 entsteht. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, liegen sowohl die Spitzen 23 der Entladungs­ elektroden 22 als auch die Gegenelektrode 32 in Rinnen und sind hierdurch vor Berührung weitgehend geschützt. Der durch­ gehende Belag 26 wird an eine Hochspannungsquelle 14 ange­ schlossen, die Gegenelektrode 32 wird geerdet.

Gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 3 hat die Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 6 den Vorteil, daß die Gegenelektrode 32 bereits am Träger 21 befestigt ist und somit die Anbringung gesonderter Gegenelektroden 12, 13 am Entelektrisierungsstab entfällt, was ein erheblicher Fertigungsvorteil ist.

Bei der weiterhin abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 7 und 8 sind auf einer Seite eines elektrisch isolierenden, flexiblen Trägers 41, beispielsweise einer flexiblen Kunst­ stoffolie einzelne Entladungselektroden 42 mit Spitzen 43, z. B. in Form ausgestanzter Metallfolienblättchen aufgebracht. Auf der gleichen Seite des Trägers 41 ist an dessen Rand eine elektrisch leitende Gegenelektrode 44, den Spitzen 43 gegen­ überliegend, fest angeordnet. Auf seiner gegenüberliegenden Seite ist der Träger 41 wiederum mit einem durchgehenden, elektrisch leitenden Belag 46 versehen, der den flächigen Entladungselektroden 42 gegenüberliegt. Der in Fig. 7 darge­ stellte Träger mit Entladungselektroden 42, Gegenelektroden 44 und Belag 46 wird um eine Faltlinie 47 um 180° gefaltet, so daß sich die in Fig. 8 dargestellte Konfiguration ergibt. Der durchgehende Belag 46 ist durch den nach unten umgeschla­ genen Randbereich des Trägers 41 abgedeckt und geschützt. An der Oberseite der Anordnung liegen in Fig. 8 rechts die Ent­ ladungselektroden 42 und links die Gegenelektrode 44. Der un­ ter den Entladungselektroden 42 angeordnete, durchgehende Be­ lag 46 ist an eine Hochspannungsquelle 14 angeschlossen, die Gegenelektrode 44 ist geerdet. Zwischen den Spitzen 43 der Entladungselektroden 42 und der Gegenelektrode 44 bildet sich ein Korona-Entladungsfeld aus. Wenn dementsprechend ein Ge­ genstand 48, z. B. ein Papierblatt oder eine Textilbahn in Richtung des Pfeiles 49 über die Entladungselektroden 42 und die Gegenelektrode 44 vorgeschoben wird, werden dessen elek­ trostatische Ladungen neutralisiert.

Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung kann an sich ein flexi­ bles Gebilde sein, es könnte aber auch durch einen starren Träger, ähnlich wie die Entelektrisierungsstäbe 7, 37 in Fig. 3 bzw. 6 versteift sein. Der zu entelektrisierende Gegenstand 48 kann berührungsfrei über die Entladungselektroden 42 und die Gegenelektrode 44 vorgeschoben werden oder auch in direk­ tem Berührungskontakt damit.

Die beschriebenen Vorrichtungen zur Neutralisierung elektro­ statischer Ladungen haben alle den Vorteil, daß sie verhält­ nismäßig einfach hergestellt werden können. Außerdem ist es möglich, da keine kapazitiven Spannungsteilungen wie bei her­ kömmlichen Entelektrisierungsstäben auftreten, an den Spitzen oder Kanten der Entladungselektroden stärkere Hochspannungen wirksam zu machen.

Die Entladungselektroden 2, 22, 42, die Gegenelektroden 32, 44 und die elektrisch leitenden Beläge 6, 26, 46 bestehen vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Kupfer, das aufka­ schiert, aufgedampft, aufgesprüht, aufgedruckt, in Form von Folien aufgeklebt oder in anderer Weise aufgebracht werden kann. Statt massiver elektrisch leitender Metallschichten eignen sich auch andere elektrisch leitende Schichten, z. B. aus leitfähigem Kunststoff. Günstig ist es, die Spitzen oder wirksamen Enden der Entladungselektroden 2, 22, 42 durch Aus­ stanzen zu gewinnen, weil hierdurch scharfkantige Schneiden entstehen, die für die Ausbildung einer Korona-Entladung be­ sonders günstig sind.

Als Träger eignen sich lange, dünne, insbesondere flexible Streifen aus Kunststoff, z. B. Polyester, Polyimid mit mög­ lichst hoher Dielektrizitätskonstante und hoher Durchschlag­ festigkeit.

Der Anschluß einer Hochspannungsquelle 14 an den durchgehen­ den Belag 6, 26, 46 kann unmittelbar durch Anlöten eines Hochspannungsleiters erfolgen.

Zur Verhinderung von Überschlägen und Kriechströmen von einer Spitze einer Entladungselektrode zur Spitze der benachbarten Entladungselektrode können die Nachbarbereiche der Spitzen und Entladungselektroden mit einem elektrisch isolierenden Lack überzogen werden. Dieser Lack ersetzt das bei herkömmli­ chen Entelektrisierungsstäben erforderliche Gießharz, das so­ mit bei den hier vorgeschlagenen Neutralisationsvorrichtungen ebenfalls entfällt.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 3 und 4 bis 6 kön­ nen die Spitzen 3 bzw. 23 der Entladungselektroden 2, 22 auch bündig mit den Randkanten der Träger 1, 21 liegen, anstatt über diese Kanten vorzustehen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Neutralisierung elektrostatischer La­ dungen durch Korona-Entladung mit Entladungselektroden und geerdeten Gegenelektroden, wobei die Entladungs­ elektroden kapazitiv an eine Wechsel-Hochspannungs­ quelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite eines Trägers (1) aus dielektri­ schem Material eine Reihe einzelner Entladungselektro­ den (2) galvanisch voneinander getrennt in Form dünner, elektrisch leitender Schichten aufgebracht sind, und daß auf der anderen Seite des Trägers (1), den Entla­ dungselektroden (2) gegenüberliegend, ein durchgehen­ der, elektrisch leitender Belag (6) angeordnet ist, der an die Hochspannungsquelle (14) angeschlossen ist und eine kapazitive Ankopplung der Entladungselektroden (2) an die Hochspannung vermittelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) ein Streifen aus Kunststoff ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) eine flexible Kunststoffolie ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektroden (2) und/oder der elek­ trisch leitende Belag (6) aus Metall bestehen und auf den Träger (1) aufkaschiert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektroden (2) und/oder der elek­ trisch leitende Belag (6) aus einer flächigen Metall­ kaschierung herausgeätzt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektroden (2) und/oder der elek­ trisch leitende Belag (6) auf den Träger (1) aufge­ druckt oder aufgesprüht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger (1) zusätzlich eine elektrisch lei­ tende Gegenelektrode (32, 44) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Entladungselektroden (2) Spitzen (3) oder Schneiden durch Stanzen ausgebildet sind.