Миниатюрный нейтрализатор зарядов статического электричества

(51)05 3/04 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИАТЮРНЫЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ЗАРЯДОВ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА(71) Заявитель Цаль Валерий Анатольевич(72) Автор Цаль Валерий Анатольевич(73) Патентообладатель Цаль Валерий Анатольевич(57) Миниатюрный нейтрализатор зарядов статического электричества, содержащий коронатор, выполненный в виде пучков токопроводящих электродов, представляющих собой микроволокна, основаниями жестко связанными с металлическим держателем электродов,и заземляющий элемент, контактирующий с электродами, отличающийся тем, что заземляющий элемент жестко связан с металлическим держателем электродов плотность распределения микроволокон в пучках электродов коронатора вблизи оснований составляет до 106 шт/см 2, а на поверхности коронатора, ограничивающей оппозитные концы электродов уменьшается на 1-2 порядка, при этом пучки электродов коронатора установлены с возможностью образования разрядного промежутка между поверхностью коронатора, ограничивающей оппозитные концы электродов и поверхностью обрабатываемого материала. 7309 1 2005.09.30 Изобретение относится к устройствам подавления опасных и вредных проявлений статического электричества, возникающих при изготовлении, переработке, обработке преимущественно диэлектрических веществ и материалов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства и на транспорте для возможно полной нейтрализации обрабатываемых носителей электростатических зарядов за счет высокой концентрации поля в разрядном промежутке, индуцированного коронатором,располагаемым в непосредственной близости от места их возникновения. Известно устройство, содержащее коронирующий электрод, выполненный в виде пучков упругих токопроводящих нитей, узел крепления нитей в виде упругих спиральных жгутов и заземляющие элементы из токопроводящих нитей, контактирующие с упругими нитями пучков 1. Вследствие недостаточно развитой активной поверхности коронирующего электрода для достижения требуемого технического результата предусмотрена возможность автоматической подстройки величины разрядного промежутка при изменении потенциала наиболее опасного участка наэлектризованного материала. Хотя такое устройство обеспечивает достаточно равномерное остаточное поле нейтрализуемого материала,однако общая эффективность нейтрализации невысока. Известно устройство для снятия статического электричества, содержащее коронатор,выполненный в виде пучков токопроводящих электродов, представляющих собой микроволокна, основаниями, жестко связанными с металлическим держателем электродов, и заземляющий элемент, контактирующий с электродами 2. Такое устройство значительно эффективней нейтрализует электростатическое поле, однако недостаточно развитая активная поверхность коронатора не обеспечивает возможной полной нейтрализации электростатических зарядов обрабатываемого материала. Для обеспечения возможно полной нейтрализации зарядов, возникающих при обработке диэлектрических веществ и материалов, миниатюрный нейтрализатор статического электричества содержит коронатор, выполненный в виде пучков токопроводящих электродов, представляющих собой микроволокна, держатель электродов и заземляющий элемент, контактирующий с электродами. Заземляющий элемент жестко связан с металлическим держателем электродов плотность распределения микроволокон в пучках электродов коронатора вблизи оснований составляет до 106 шт/см 2, а на поверхности коронатора, ограничивающей оппозитные концы электродов, уменьшается на 1-2 порядка, при этом пучки электродов коронатора установлены с возможностью образования разрядного промежутка между поверхностью коронатора, ограничивающей оппозитные концы электродов, и поверхностью обрабатываемого материала. На чертеже изображен общий вид устройства в увеличенном масштабе. Миниатюрный нейтрализатор состоит из коронатора 1, электроды которого в виде собранных в пучки 2 электропроводящих микроволокон своими основаниями жестко связаны с металлическим держателем 3, который через соединительный узел 4 жестко связан с заземляющим элементом 5. Между поверхностью коронатора 1, ограничивающей оппозитные концы электродов, и поверхностью обрабатываемого материала 6 имеется разрядный промежуток 7. Устройство работает следующим образом. По мере приближения обрабатываемого материала 6 к коронатору 1 на поверхности электродов, собранных в пучки 2, начинают индуцироваться заряды противоположного знака, вследствие чего растет напряженность поля в разрядном промежутке 7, вызывающая ионизацию прежде нейтральных газообразных, жидких и твердых частиц, реально находящихся в этом промежутке. При достижении полем критической величины напряженности возникает тихий разряд, характеризуемый в общем случае электронно-ионной проводимостью, с переносом зарядов с поверхности материала 6 через разрядный промежуток 7 к поверхностям электродов коронатора 1 и далее через контактную поверхность с металлическим держателем 3, узел жесткой связи 4 и заземляющий элемент 5 в землю, т.е. возникновением электрического тока через данные элементы электрической цепи. Интен 2 7309 1 2005.09.30 сивность такого переноса существенно зависит как от величины напряженности и размера разрядного промежутка, так и от формы и размеров электродов коронатора и тем выше,чем выше кривизна поверхности электродов, задаваемая соответствующим радиусом округления. В качестве электродов коронатора применены углеродные волокнистые материалы, полученные на основе гидратцеллюлозы при формовании через фильеры с числом отверстий 1100 и 2200 и последующей каталитической карбонизации и штапелировании,радиусом соответственно 6 и 4 мкм, что позволяет разместить на стороне квадрата длиной 1 мм до 100 и более таких электродов, а на площади, равной 1 мм 2 - до 104 штук электродов, или 106 шт/см 2. Более высокая напряженность индуцированного таким устройством поля, резко активизирующая электронно-ионную проводимость разрядного промежутка, обусловлена рациональным взаимным расположением частей электродов, прилежащих к разрядному промежутку, за счет рассредоточения их вершин в пространстве, объем и площадь которого в 10-100 раз превышают объемы и площади, занимаемые электродами вблизи оснований пучков, что непосредственно способствует росту концентрации поля в разрядном промежутке и смежном слое коронатора, обеспечивая более высокую эффективность нейтрализации при изменении величины разрядного промежутка на порядок и более. Эффективность нейтрализации таким устройством электростатических полей напряженностью 60-190 кВ/м, возникающих при обработке полиэфирных нитей на сновальных,шлихтовальных и перегонных машинах, текстильных производств, составляет в среднем 76,5 , а при обработке шестислойного потока из 6096 нитей линейной плотностью 11 текс со скоростью 120 м/мин на выходе из бердо перегонной машины фирмыдостигает 88,3 , обеспечивая снижение напряженности поля с 300 до 35 кВ/м. Наибольшая эффективность нейтрализации, порядка 95 , и соответственно снижение напряженности поля с 800-1200 кВ/м до 40-50 кВ/м были достигнуты при нейтрализации зарядов, возникающих в процессах изготовления и переработки ультратонких полипропиленовых пленок. Эффективность нейтрализации таким устройством заметно не изменялась при увеличении разрядного промежутка в пределах от 1 до 10 см и более, т.е. более чем на порядок. Так как длина применяемых штапелированных электродов на 2,5-3 порядка превышает их диаметр, то даже весьма существенное уменьшение длины не снижает эффективности работы устройства, однако позволяет значительно уменьшить весогабаритные показатели коронатора, следовательно и всего устройства. Полученный в результате такой минимизации мининейтрализатор можно использовать как в виде составного модуля для набора требуемой длины нейтрализаторов, так и в виде единичных модулей, легко размещаемых в стесненных условиях производственных машин в непосредственной близости от мест образования зарядов, либо там, где малые габариты и масса изделий являются решающими, например в конструкциях летательных аппаратов, подводных транспортных средств. Устойчивость деталей устройства к длительным допустимым воздействиям высоких температур, составляющим для электродов коронатора 450 в кислородосодержащей и 3000 в бескислородной среде, позволяет применить мининейтрализатор в высокотемпературных процессах, сопровождаемых электризацией. Будучи взрывопожаробезопасным по своей конструкции устройство способствует понижению таких опасностей в случае применения в категорийном помещении или среде. Источники информации 1.1354446 1, 1987. 2.4352143 А, 1982. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.