Brevet FR2001548A1 — publié le 19690926

-i- 2001548 La présente invention concerne un dispositif pour éliminer la charge statiaue des bandes progressant en continu, telles que celles utilisées par exemple dans les opérations d'enduction de papier ou de matière plastiaue, de lamifiage ou de fabrication de 5 sacs. On sait que lorsqu'un matériau en bande progresse par friction sur des rouleaux ou des barres de guidage, il se produit des charges statiques indésirables. Ce phénomène est particulièrement critique dans les machines du type qui traitent une bande progressant en continu dans des conditions d'humidité relativement faibles, comme en hiver. Le contact par friction entre la bande e.t un matériau différent provoque sur la surface de la bande la formation de charges d'électricité statique qui peuvent s'accumuler et atteindre des niveaux très élevés. Cette situation crée un danger certain pour les ouvriers car elle peut être la cause de l'inflammation de solvants inflammables. En outre, elle provoque l'accumulation de poussière sur les surfaces non conductrices et freine la progression des pellicules et des fibres légères. Pour éviter ces inconvénients et maintenir la bande dans la condition électrique voulue, par exemple au potentiel de terre, on a fabriqué divers appareils anti-statiques ou éliminateurs d'électricité statique. On peut classer les dispositifs anti-statiques connus en deux catégories, les dispositifs anti-statiques à induction et les dispositifs anti-statiques excités. Les dispositifs à induction, ou dispositifs non excités, comprennent généralement soit des aiguilles mises à la masse soit des brosses métalliques suspendues au-dessus de la surface de la bande à neutraliser. Les dispositifs à induction ne sont efficaces que si le potentiel est assez élevé pour ioniser l'atmosphère entre les pointes des aiguilles et la feuille afin de permettre la neutralisation de la charge sur la surface de la feuille. Ils ne fonctionnent donc qu'avec des bandes à potentiel élevé. C'est ainsi que lorsque le potentiel de la bande est inférieur à 5 ou 10 kilovolts environ, un dispositif anti-statique à induction ne peut généralement pas produire une ionisation suffisante vour neutraliser la charge statique. Les dispositifs anti-statiques excités, ou alimentés en énergie électrique, peuvent être subdivisés en fonction de la source d'énergie qui leur est appliquée pour ioniser l'air. Les disnositifs o902794 -2- 2001548 anti-statiques alimentés en énergie électrique sont généralement d'une construction analogue aux dispositifs à induction et leurs aiguilles sont reliées soit directement ,soit capaeitivement à une source d'énergie alternative à tension élevée qui provoque 5 l'ionisation de l'air dans l'intervalle compris entre les pointes des aiguilles et une masse voisine. Cette tension peut être de l'ordre de 5 000 à 15 000 volts ou même davantage, les dispositifs anti-statiques à alimentation électrique sont généralement efficaces pour éliminer la charge statique des bandes à faible potentiel 10 incapables de produire d'elles-mêmes une ionisation suffisante entre la bande et les aiguilles avec un dispositif anti-statique à induction. Les dispositifs anti-statiques excités peuvent donc réussir là où les dispositifs à induction échouent en raison du potentiel tron faible de la bande. Toutefois le risque d'inflamma-15 tion des solvants en cas de panne d'électricité des dispositifs anti-statiques excités empêche souvent de les utiliser dans des atmosphères inflammables. En outre, il existe un risque de recevoir de® ^charges électriques. Les dispositifs anti-statiques excités radioactivement, c'est-20 à-dire ceux dans lesquels l'ionisation de l'air est effectuée par interaction de radiations alpha, bêta ou gamma peuvent également convenir aux bandes à faible potentiel, là où les dispositifs à induction échouent» L'intensité maximale d'ionisation engendrée par un dispositif gnti-statique nucléaire dépend de la quantité de 25 radioactivité que contient le dispositif, et cette intensité décroît avec la diminution de la radioactivité du radioisotope employé à partir de la moitié de sa durée de service. Il est bien évident que si on utilise un seul élément nucléaire pour neutraliser des bandes à faible potentiel, la quantité de radiation néces-30 saire à l'ionisation soulève d'importants problèmes de sécurité aussi bien que de prix de revient. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes d3accumulât ion de charge statique précités au moyen d'un dispositif anti-statiaue efficace et relativement bon marché, réunissant les 35 avantages des dispositifs anti-statiques à induction et des dispositifs anti-statiaues excités. Le dispositif suivant l'invention comprend essentiellement un premier élément dont la capacité d'intensité d'ionisation est limi tée (c'est-à-dire un élément excité électriquement ou radioactive-40 ment) qui fonctionne pour les faibles potentiels de bande et m 6902794 -3- 2001548 deuxième élément qui est sensible au potentiel de la bande (c'est à-dire tin élément à induction). Le dispositif combiné de l'invention permet ainsi d'obtenir une intensité d'ionisation sensiblement supérieure à celle que pourrait assurer l'un, ou l'autre élé-5 ment séparément» Ce dispositif est en outre sûr et très efficace. Le dispositif anti-statiaue suivant l'invention, qui est destiné à éliminer la charge statique d'une bande progressant en conti nu ou d'un matériau analogue comprend en combinaison : -des organes fonctionnant par induction qui comportent une pluralité d'é-10 léménts électroconducteurs allongés mis à la masse et disposés pa rallèlement entre eux, à une certaine distance de la bande pour ioniser l'atmosphère entre la surface de la bande et ces éléments lorsque la charge statique dépasse le potentiel d'ionisation de cette atmosphère, de manière à neutraliser une partie de la char-15 ge- statique tandis que la bande progresse à la distance prédéterminée de ces éléments à induction, et un organe électroconducteur allongé, excité ,disposé à une courte distance des pointes extrêmes des éléments mis à la masse des organes à induction pour agir sur la partie de la bande qui vient de passer devant les or-20 ganes à induction de manière à ioniser l'atmosphère, entre la surface de la bande et cet organe conducteur afin 'de neutraliser la charge statique qui reste dans la bande après son passage devant les organes à induction, la courte distance indiquée ci-dessus étant au moins égale à la longueur des éléments allongés des orga 25 nés à induction. I»' invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés, qui re présentent, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de 1*invention. 30 La fig. 1 est une vue schématique en perspective , en partie en coupe d'un dispositif combiné suivant 1*invention comprenant un élément d'induction et un élément excité radioactivement pour éli miner l'énergie statique de bandes en déplacement. La fig. 2 est un schéma d'un autre mode de réalisation de l'in-35 vention dans lequel l'élément excité est un élément alimenté élec triquement. , Sur la figure 1, on a représenté un dispositif anti-statique 10 qui est appliqué à une bande 12 qui se déplace dans le sens de la flèche. Le dispositif 10 comprend essentiellement deux éléments 40 combinés à savoir un premier élément allongé à induction 14 qui 6902794 -4- 2001548 comporte une pluralité d'organes allongés, parallèles, électroconducteurs et mis à la masse 16 (tels que des aiguilles métalliques) maintenus dans un support 17 de manière à être placés à une distance prédéterminée 18 de la surface de la bande, et un deuxiè-5 me élément allongé et électro-conducteur 20, qui est excité radioactivement et est disposé à une courte distance des organes allongés 16 (aiguilles) de l'élément à induction pour agir sur la partie de la bande 12 qui vient d'être traitée par l'élément à induction» La distance qui sépare l'élément 20 excité radioactivement 10 des pointes des aiguilles 16 de l'élément à induction doit être au moins égale à la longueur des aiguilles de l'élément à induction. Les aiguilles représentées comportent une tige bobinée en forme de ressort de sorte qu'elles peuvent fléchir lorsqu'elles viennent en contact avec un objet mobile. L'élément à induction 14 et l'é-15 lément excité radioactivement 20 sont assemblés par oui support commun 22. Un écran protecteur non conducteur 24, par exemple en matière plastique dé 3 mm environ d'épaisseur, est monté facultativement sur l'élément à induction parallèlement aux organes allongés 16, de manière à dépasser leurs pointes pour éviter leur 20 venue en contact avec la bande. L'élément 20 excité radioactivement comprend une structure métallique allongée, sensiblement en forme de ïï, dans laquelle est logée une source radioactive 26, avantageusement constituée par une seule couché compacte faite d'une multitude de petites parti-25 cules microsphéroïdales (non représentées) renfermant environ 18 millicuries de polonium 210 par longueur de 30 cm environ .La face émettrice 28 de l'élément radioactif est pourvue d'un écran métallique 30 qui protège la source radioactive tout en laissant passer librement les radiations. 30 On peut utiliser d'autres matériaux radioactifs tels aue l'amé-ricium 241, le Krypton 85 (contenu dans un tube), le prométhium 147 et analogues. La figure 2 représente schématiauement un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel l'élément excité comprend une bar-35 re 32 qui est sensiblement analogue à l'élément à induction 14, mais dont les organes allongés en forme d'aiguilles 34 sont reliés soit directement soit par l'intermédiaire d'une capacité à une source d'énergie à tension élevée 36. Cet élément sous tension est pourvu d'une mise à la masse par proximité 38 qui est reliée 40 électriquement à l'élément à induction 14. o902794 -5- 2001548 Dans certains cas, les deux éléments s'étendent sensiblement sur toute la largeur de la bande et sont disposés au-dessus de la bande ou de la pièce à travailler selon les circonstances. Il peut être nécessaire de positionner le dispositif et de fournir à 5 l'élément excité une énergie suffisante pour neutraliser la charge.Lès valeursà employer dépendent de la vitesse de la bande, de son potentiel et de la capacitance du dispositif. Lorsque la bande passe devant les aiguilles de l'élément à induction, une partie de sa charge statique superficielle est neu-10 tralisée dans la mesure où le potentiel de la bande entre les pointes dès aiguilles et la surface de la bande est supérieur au potentiel d'ionisation de l'atmosphère à cet endroit. Ensuite,la portion de bande traitée par l'élément à induction passe devant l'élément excité qui neutralise sa charge statique résiduelle. 15 Ainsi, en fonctionnement, le potentiel résiduel maximal de la bande qui a été traitée par l'élément à induction est le potentiel de seuil de l'élément excité. Ce dernier ne nécessite donc qu'un courant d'ionisation suffisant pour abaisser au niveau désiré le potentiel résiduel. Ceci permet de réduire la quantité de radio-20 activité (dans le cas d'un élément nucléaire) ou de courant d'ionisation (dans le cas d'un élément alimenté électriquement) nécessaire pour abaisser le potentiel résiduel au niveau désiré. En râison de la fluctuation constante de la quantité d'énergie statique accumizlée sur la bande par suite des variations de fac-25 teurs tels que l'humidité, la nature du matériau à traiter et la vitesse de la bande, il est souhaitable que le dispositif utilisé soit sensible aux modifications de la valeur de la charge. Or le dispositif suivant l'invention est sensible aux fluctuations de charge. L'élément à induction devient plus efficace au 30 fur et à mesure que le niveau de la charge et que le potentiel de la bande augmentent et il constitue un élément auto-réglable du dispositif qui maintient le potentiel de la bande à un niveau égal ou inférieur au potentiel de seuil de l'élément à induction (ce potentiel de seuil étant égal au potentiel de la bande auquel l'élé-35 ment à induction commence à neutraliser la charge).L'action combinée de l'élément excité assure l'abaissement du potentiel résiduel de la bande au niveau désiré. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nom-40 breuses variantes, accessibles à l'homme de l'art,suivant les applications envisagées, et sans sortir du cadre de l'invention. v/-/02794 ~6- 2001548 -REVENDICATIONS - 1«- Appareil pour éliminer la charge statique d'une bande en déplacement ou d'un matériau analogue, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison:(a) un dispositif à induction comportant -une pluralité d'organes parallèles, allongés, électroconducteurs et 5 mis à la masse, pouvant être placés à une distance prédéterminée de la b^nde pour effectuer une ionisation de l'atmosphère entre la surface de la bande et lesdits organes lorsque la charge statique dépasse à cet endroit le potentiel d'ionisation de ladite atmosphère de manière à neutraliser une partie de la charge statique 10 pendant que la bande se déplace par rapport auxdits organes à la dite distance prédéterminée : et(b) un dispositif allongé, excité et électroconducteur ,disposé à une courte distance des pointes des organes allongés du dispositif à induction pour agir sur la portion de la bande qui vient d'être traitée par le dispositif à 15 induction, de manière à effectuer une ionisation de l'atmosphère entre la surface de la bande et le dispositif conducteur pour neutraliser la charge statique résiduelle de la bande après son traitement par le dispositif a induction, la courte distance précitée étant au moins égale à la longueur des organes allongés du dispo-20 sitif à induction . 2.- Appareil suivant 1 caractérisé en ce que le dispositif électroconducteur excité comprend une source radioactive allongée pouvant émettre des radiations alpha, bêta ou gamma en direction de la bande et sensiblement perpendiculairement à la bande. 25 3»- Appareil suivant 1 , caractérisé en ce que le dispositif électroconducteur excité comprend un organe allongé comportant une pluralité de pointes métalliques disposées sur sa longueur,le dit organe étant relié soit directement, soit par l'intermédiaire d'une capacité à une source d'énergie à tension élevée. 30 4.- Appareil suivant 1, caractérisé en ce que l'élément électro-conducteur excité comprend une source allongée de polonium 210 se présentant sous la fonne d'une monocouche compacte formée d'une multitude de particules microsphéroïdales séparées pouvant émettre une radiation, en direction de la bande et sensiblement per-35 pendiculairement à celle-ci. 5.- Application d'un appareil suivant l'un quelconque des paragraphes précédents à l'élimination des charges statiques sur les machines travaillant des produits en bandes en déplacement continu.