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FACHGEBIET
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Diese
Erfindung betrifft, wie angegeben, im Allgemeinen eine Apparatur
und ein Verfahren zum Aufbringen von elektrostatischer Kraft und
eine Bahnverarbeitungs- und -bewegungsanlage, die elektrostatische
Kraft verwenden, und diesbezügliche
Verfahren, und insbesondere eine Apparatur und ein Verfahren zur
exakten Steuerung und Aufbringung von elektrostatischer Kraft, manchmal
als Koronawind oder Elektronenwind bezeichnet, auf Lagenmaterial
und dergleichen und Verfahren zur Handhabung, Verarbeitung, Behandlung
und Bewegung eines derartigen Materials.
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HINTERGRUND
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Beim
Zuführen
einer Bahn aus flexiblem, nicht metallischem Material, wie einer
länglichen Lage
aus Papier, Kunststoff, Gewebe usw. für verschiedene Zwecke, wie
zum Aufbringen einer Beschichtung darauf, zum Aushärten einer
Beschichtung darauf, zum Drucken darauf usw., wird die Bahn von
einer Zufuhr oder Quelle, wie einer Aufbewahrungstrommel oder Haspel
oder einer anderen Zufuhrquelle gezogen oder anderweitig entlang
eines Wegs bewegt. Gewöhnlich
tragen eine oder mehrere Walzen oder dergleichen die Bahn, wenn
sie entlang eines Wegs bewegt wird, und eine oder mehrere Antriebswalzen
(auch als „Ziehwalzen" bezeichnet) ziehen
die Bahn entlang dieses Wegs. Häufig
ist es er wünscht,
einen relativ starken Eingriff oder Reibungseingriff der Bahn und
der Oberfläche
einer Antriebswalze bereitzustellen, um den Schlupf dazwischen zu vermeiden.
Ein derartiger Schlupf kann zu ungleichmäßiger Geschwindigkeit der Bahnbewegung
entlang des Wegs führen,
und eine derartige Ungleichmäßigkeit
kann die Bahn, die auf die Bahn aufgebrachte Beschichtung oder dergleichen
usw. nachteilig beeinflussen. Zum Beispiel kann eine derartige ungleichmäßige Geschwindigkeit
zur ungleichmäßigen Beschichtung
der Bahn, ungleichmäßiger Aushärtung des
Beschichtungsmaterials, Falten, Knickungen und/oder Tränen in der
Bahn usw. führen.
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Deshalb
ist es häufig
erwünscht,
eine gesteuerte oder einstellbare gleichmäßige Bewegungsgeschwindigkeit
einer Bahn durch die Beschichtungsanlage, Heiz- oder Aushärtungsanlage und/oder einer
anderen Anlage aufrecht zu halten. Jedoch kann die Bewegungsgeschwindigkeit
dazu neigen, sich zu ändern,
wenn sich der Durchmesser der Zufuhrhaspel und oder der Aufnahmetrommel oder
-haspel ändert,
wenn die Bahn von einer zur anderen überführt wird. Wenn diese Änderungen
auftreten, kann die zum Aufrechthalten der Spannung auf die Bahn
und/oder zum Aufrechthalten der Ziehkraft auf die Bahn erforderliche
Kraft variieren. Verschiedene Techniken wurden zum Halten der Bahn
auf einer zum Bewegen der Bahn entlang des Wegs verwendeten Ziehwalze
verwendet. Eine Technik ist die Verwendung, einer Walze, wie einer
Leerlaufwalze, um die Bahn gegen die Ziehwalze zu drücken. Die Leerlaufwalze
kann in direkt gegenüberliegendem Eingriff
mit der Ziehwalze lokalisiert sein, indem sie nur durch die Bahn
von ihr getrennt ist, oder die Leerlaufwalze kann jeweils stromaufwärts oder
stromabwärts
von der Ziehwalze liegen, um die Bahn in Eingriff mit der Ziehwalze
zu drängen;
in beiden Fällen greift
die Leerlaufwalze gewöhnlich
in eine Oberfläche
der Bahn ein, die der Oberfläche
gegenüberliegt, die
mit der Ziehwalze in Eingriff steht. Es gibt mehrere Nachteile bei
Verwendung einer derartigen Leerlaufwalzentechnik, unter welchen
es sich bei zweien um Folgende handelt: die Leerlaufwalzen vergrößern die
Größe, Kosten
und mechanischen Serviceanforderungen der Anlage; und manchmal ist
es besonders unerwünscht,
dass eine Walzenoberfläche,
wie diejenige einer Leerlaufwalze, z. B. in die erwähnte „gegenüberliegende" Oberfläche der
Bahn eingreift, wobei eine derartige Oberfläche eine ist, auf der eine Beschichtung
oder dergleichen aufgebracht wurde und noch nicht ausgehärtet ist.
Der Eingriff der Leerlaufwalze in eine derartig beschichtete Oberfläche kann
die Beschichtung beschädigen
und/oder kann, z. B. in dem Falle, in welchem Beschichtungsmaterial selbst
auf der Leerlaufwalze klebt, zur Beschädigung der Leerlaufwalze führen.
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Leerlaufwalzen
und/oder Antriebswalzen wurden zum Bilden einer harten Andruckstelle
zwischen zwei Walzen verwendet. Eine harte Andruckstelle isoliert
tendenziell die Bahn jeweils stromaufwärts und stromabwärts laufenden
Abschnitte der Bahn in Bezug zueinander für verschiedene Zwecke. Jedoch
stößt die Verwendung
von mehreren Walzen für
eine harte Andruckstelle auf mehrere der vorstehend erwähnten Nachteile.
Zum Beispiel wurde in einer Verarbeitungsmaschine des Stands der
Technik gefunden, dass zum Erhalt einer harten Andruckstelle zum
Isolieren von Abschnitten einer sich durch die Maschine zwischen
einer Antriebswalze und einer Andruckstellen bildenden Walze, wie
einer Leerlaufwalze, bewegenden Bahn, eine Energie von etwa 3 bis
5 Pferdestärken
(2.100–3.500
Watt) erforderlich sein kann, um die Antriebswalze einer derartigen
harten Andruckstelle zu bewegen. Es wäre erwünscht, dass man eine harte
Andruckstelle bereitstellen kann, ohne dass eine derartig große Energiemenge erforderlich
ist.
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Eine
Vakuumtechnik wurde in der Vergangenheit ebenfalls verwendet, um
eine Bahn an einer Ziehwalze zu halten. Zum Beispiel kann die Ziehwalze Öffnungen
in der Oberfläche
aufweisen, und diese Öffnungen
sind mit einer Vakuumquelle verbunden. Das Vakuum an diesen Öffnungen
zieht die Bahn an die Ziehwalze. Jedoch sind derartige Vakuumtechniken
komplex und teuer.
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Eine
Elektrostatiktechnik wurde in der Vergangenheit ebenfalls verwendet,
um einen relativ starken Eingriff ohne die Notwendigkeit des Berührens der
Oberfläche
der Bahn, die der mit der Ziehwalze in Eingriff stehenden Oberfläche gegenüberliegt,
zwischen einer Bahn und der Oberfläche einer Ziehwalze bereitzustellen.
Ein Beispiel ist in der
US-Patentschrift
Nr. Re. 26,951 beschrieben.
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Die
US-Patentschrift
US-A-4462528 beschreibt
eine Apparatur zum Klemmen von Isoliermaterial, umfassend eine stationäre elektrisch
leitende Bezugsoberfläche
neben einer Oberfläche
des Materials; und eine selektiv mit Energie versorgbare leitende
Borstenbürste,
die ihre freien Borstenenden neben einer gegenüberliegenden Isoliermaterialoberfläche zum
Einrichten einer nicht durch Korona erzeugten Elektrostatik im Material
zwischen den freien Borstenenden und der leitenden Bezugsoberfläche aufweist,
um dadurch einen Teil des Isoliermaterials im Hinblick auf die Bezugsoberfläche zu klemmen.
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DE 1 264 201 betrifft eine
Vorrichtung zum kontinuierlichen Führen eines Bands aus elektrisch nicht
leitendem Material von einer Zufuhrposition über eine Behandlungs-/Verarbeitungsposition
zu einer Wickelposition, mit einem jeweils vor oder nach der Behandlungsposition
angeordnetem Brems- und/oder Spannungsmittel, welche durch Reibung einschließende statische
Kräfte
auf die Seite des Bands wirken, die der Behandlungsseite gegenüberliegt.
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Unter
Verwendung einer derartigen Elektrostatiktechnik wird eine Ladung
an statischer Elektrizität
auf die Bahn aufgebracht, wenn sie sich entlang ihres Wegs bewegt,
und diese Ladung bewirkt eine Kraft, welche die Bahn gegen die Oberfläche der
Antriebswalze drängt.
In einem derartigen System ist die Antriebswalze elektrisch leitend,
und eine von der Antriebswalze beabstandete Koronaentladungsvorrichtung
stellt eine statische Elektrizitätsentladung gegen
die Bahn und die Antriebswalze, welche die Bahn gegen die Antriebswalze
drängt,
bereit. Ein elektrostatisches System wurde auch in der Vergangenheit
verwendet, um unter Verwendung der elektrostatischen Kraft Spannung
auf eine Bahn aufzubringen, um die Bahn gegen eine elektrisch leitende Bremsstange
zu drängen;
durch Variieren der Stärke des
zwischen der Quelle von elektrostatischer Energie und der Bremsstange
erzeugten elektrischen Felds kann z. B. eine Zugkraft von entsprechend
variierender Größe auf die
Bahn aufgebracht werden.
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In
früheren
Elektrostatiksystemen des vorstehend erwähnten Typs variiert die tatsächlich auf die
Bahn aufgebrachte Kraft, wenn sich verschiedene Parameter ändern. Die
auf die Bahn aufgebrachte elektrostatisch abgeleitete Kraft hängt vom
Strom ab, der zwischen der elektrostatischen Ladungszufuhrvorrichtung
und der Antriebswalze oder Bremsstange fließt; und wenn sich der Widerstand ändert, kann sich
der Strom ebenfalls ändern.
Derartige Widerstandsänderungen
können
z. B. auf Grund von Änderungen
im Spalt oder Abstand zwischen der statische Ladung zuführenden
Vorrichtung und der elektrisch leitenden Antriebswalze oder Bremsstange
auftreten; und derartige Widerstandsänderungen können auf Grund von Änderungen
in der Umgebungsfeuchtigkeit, im Feuchtigkeitsgehalt der Bahn, in
der Zusammensetzung der Bahn, der Dicke der Bahn, den Welligkeiten
der Bahn, im Beschichtungsmaterial auf der Bahn usw. erfolgen. Die
Variation im Strom und folglich der Kraft, mit der die Bahn in Eingriff
mit der Antriebswalze oder Bremsstange gedrängt wird, kann zum Rutschen
der Bahn in Bezug auf die Antriebswalze, Änderungen in der Spannung, Änderungen
in der Zeit, die sich eine Bahn in einer Wärme- oder Aushärtungsanlage
befindet, Änderungen
in der Dicke oder Menge der auf eine Oberfläche der Bahn aufgebrachten
Beschichtung usw. führen,
wobei jede davon die Qualität
des fertigen Bahnprodukts reduzieren kann.
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Manchmal
wird eine beschichtete Bahn durch einen erwärmten Bereich wie einen Ofen
geleitet, in dem eine erhöhte
Temperatur die Beschichtung tendenziell aushärtet. Es ist erwünscht, die
gleichmäßige Geschwindigkeit
einer Hahn während der
Beschichtung und Aushärtung
aufrecht zu halten, da, falls die Bahn zu lange im Ofen bleibt,
die Beschichtung ungleichmäßig ausgehärtet und/oder
sie oder die Bahn selbst verbrannt werden kann. Befindet sich die
Bahn nicht in der Aushärtungszone
des Ofens, kann die Beschichtung nicht ausreichend aushärten. Diese
Aushärtungsprobleme
können
auch auftreten, wenn ein anderes Mittel als Wärme zum Induzieren oder Unterstützen der
Aushärtung
verwendet wird.
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Gewöhnlich ist
es erwünscht,
Gleichmäßigkeit
in der Verteilung von Beschichtungsmaterial auf einer Oberfläche einer
Bahn bereitzustellen. Die Beschichtung kann z. B. durch eine Walze
aufgebracht werden, die das Beschichtungsmaterial von einem Behälter aufnimmt
und das Beschichtungsmaterial auf die Bahnoberfläche aufbringt. Jedoch kann
eine Ungleichmäßigkeit
der Beschichtung durch eine Unvollkommenheit in der Aufbringungswalze,
Schmutz in der Behälterzufuhr
und/oder Unregelmäßigkeiten in
der Bahnoberfläche,
auf welche die Beschichtung aufzubringen ist, verursacht werden.
Die Ungleichmäßigkeit
kann auf Grund von Platzieren von Beschichtung an nur einigen, jedoch
nicht allen Stellen auf die Bahn oder auf Grund von Rauheit in der
Beschichtung oder unebener Dicke oder Verteilung der Beschichtung
vorliegen. Demgemäß besteht
ein Bedarf auf dem Fachgebiet, die Gleichmäßigkeit der auf eine Oberfläche einer
Bahn oder einem anderen Lagenmaterial aufgebrachten Beschichtung
zu verbessern, insbesondere, wenn sich diese Bahn oder dieses Lagenmaterial
kontinuierlich bewegt.
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Erfindungsgemäß betrifft
dann ein Aspekt ein Verfahren zum Aufbringen einer elektrostatischen Kraft
auf eine sich bewegende Bahn, umfassend das Bewegen der Bahn in
einem Raum zwischen mindestens einem Paar Elektroden; Anlegen einer
Spannung an die Elektroden zum Bewirken eines Elektronenflusses
im Raum zwischen den Elektroden zum Aufbringen einer elektrostatischen
Kraft auf die Bahn und Steuern des Stromflusses zwischen den Elektroden,
wodurch die elektrostatische Kraft gesteuert wird.
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Ein
weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer gesteuerten
Kraft auf eine Bahn, umfassend das Lenken eines elektrischen Stroms zwischen
eine Quelle elektrostatischer Energie und einem elektrisch leitenden
Element zum Erzeugen einer elektrostatischen Kraft, um eine Bahn
gegen ein derartiges Element zu drängen, und das Steuern des Stroms
einer derartigen Quelle zum Aufrechthalten eines gewünschten
elektrischen Stroms im Schritt des Lenkens, wodurch die auf eine
derartige Bahn aufgebrachte Kraft gesteuert wird.
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Ein
weiterer Aspekt betrifft eine Apparatur zum Aufbringen eines Elektronenwinds
auf ein Material, umfassend eine Mehrzahl an Elektroden mit einem
Raum dazwischen, ein Mittel zum Zuführen von Strom zu den Elektroden
zum Bewirken eines Elektronenwinds im Raum, und ein Mittel zum derartigen Steuern
des Stroms, dass der Elektronenwind im Wesentlichen konstant gehalten
wird, während
die elektrische Impedanz im Raum variieren kann.
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Ein
zusätzlicher
Aspekt betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines gesteuerten Koronawinds
auf ein Material zum Aufrechthalten einer konstanten Kraft auf das
Material, umfassend das Leiten eines Koronawinds gegen das Material
und das Steuern des Stroms des Koronawinds zum Aufrechthalten eines
im Wesentlichen konstanten Stroms des Koronawinds, wodurch eine
gewünschte
im Wesentlichen konstante Kraft auf das Material aufrecht gehalten wird,
wenngleich die elektrische Impedanz im Weg des Koronawinds variieren
kann.
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Noch
ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Steuern der Spannung
in einer sich entlang eines Wegs bewegenden Bahn, umfassend das
Lenken eines Koronawinds gegen die Bahn, um die Bahn gegen eine
Oberfläche
zu drängen
und Einstellen des im Koronawind fließenden Stroms, wodurch die Kraft,
die die Bahn gegen eine derartige Oberfläche drängt, gesteuert wird.
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Ein
noch weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren der Ausbreitung oder
Glättung
einer sich auf einer Oberfläche
befindenden Beschichtung, umfassend das Anlegen eines Koronawinds
an die Oberfläche
mit ausreichender Kraft zum Verteilen der Beschichtung auf der Oberfläche.
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Ein
noch zusätzlicher
Aspekt betrifft ein Verfahren des Vermeidens von Verwindungen in
einer sich bewegenden Bahn, umfassend das Aufbringen einer elektrostatischen
Kraft auf eine Bahn, um sie in Eingriff mit einer anderen Oberfläche zu drängen, um einer
Bewegung zu widerstehen und dadurch eine Spannung in der Bahn zu
erzeugen, und Steuern der Kraft, mit welcher die Bahn in Eingriff
gedrängt
wird, wodurch die Spannung gesteuert wird und die Längeneigenschaften
der Bahn über
die Breite davon im Wesentlichen konstant gehalten werden.
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Noch
ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Kräuselungen
von einem sich entlang eines Wegs bewegenden papierähnlichen Bahnenmaterial,
umfassend das Aufbringen von Feuchtigkeit auf die Bahn und Strecken
der Bahn zwischen einer Antriebswalze und einer verhältnismäßig harten
Andruckstelle und das Bilden der verhältnismäßig harten Andruckstelle durch
Aufbringen einer elektrostatischen Kraft zwischen einer Elektronenquelle
und einem elektrisch leitenden Element, um die Bahn gegen ein derartiges
Element zu drängen.
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Noch
ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Steuern der Dimensionalität von einer
sich entlang eines Wegs bewegenden Bahn, umfassend das Strecken
der Bahn zwischen einer Antriebswalze und einer verhältnismäßig harten
Andruckstelle und das Bilden der verhältnismäßig harten Andruckstelle durch
Aufbringen einer elektrostatischen Kraft zwischen einer Elektronenquelle
und einem elektrisch leitenden Element, um die Bahn gegen ein derartiges Element
zu drängen.
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Noch
ein zusätzlicher
Aspekt betrifft ein Verfahren des Aushärtens einer Beschichtung auf
einer Bahn, umfassend das Anlegen eines gesteuerten elektrostatischen
Energiefelds an die Bahn und die Beschichtung zum Bewirken einer
Aushärtung
der Beschichtung.
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Zur
Durchführung
des Vorstehenden und betreffenden Zwecke umfasst die Erfindung dann
die Merkmale, die hier nachstehend in den Ansprüchen vollständig beschrieben und besonders
hervorgehoben sind. Die folgende Beschreibung und die beiliegenden
Zeichnungen legen detailliert bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen
der Erfindung dar. Diese Ausführungsformen
sind bezeichnend, jedoch nur einige der verschiedenen Wege, in welchen die
Prinzipien der Erfindung eingesetzt werden können.
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Wenngleich
die Erfindung im Hinblick auf die nachstehenden Ausführungsformen
dargestellt und beschrieben ist, ist es klar, dass Äquivalente
und Modifikationen dem Fachmann nach dem Lesen und Verstehen der
Patentschrift klar sind. Die vorstehende Erfindung schließt alle
derartigen Entsprechungen und Modifikationen ein und ist nur durch
den Umfang der Ansprüche
beschränkt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den beiliegenden Zeichnungen ist:
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1 eine
schematische Veranschaulichung einer Bahnverarbeitungsmaschine,
in welcher eine Beschichtung auf eine sich bewegende Bahn aufgebracht
wird und eine gesteuerte elektrostatische Kraft oder ein Elektronenwind
erfindungsgemäß verwendet
wird;
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2 ein
schematischer Elektroschaltplan einer erfindungsgemäßen und
auch in 1 veranschaulichten Apparatur
zum Aufbringen eines Elektronenwinds auf ein Material wie eine Bahn;
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3 ein
Diagramm, das eine pulsierende Gleichstromspannung bildlich darstellt,
die z. B. in der Schaltung von 2 nützlich ist;
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4 eine
schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Glätten
einer Beschichtung auf einer Bahn;
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5 eine
schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Ausbreiten einer Beschichtung auf einer Bahn;
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6 eine
schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Aushärten
einer Beschichtung auf einer Bahn;
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7 eine
schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Entfernen von Dimensionsunregelmäßigkeiten in einer Bahn;
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8 eine
schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Entfernen von Kräuselungen
in einer Bahn;
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9 eine
schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Systems,
das eine elektrostatische Kraft zum Bereitstellen sowohl von Spannungs-
als auch von Antirutschfunktion aufbringt;
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10 eine
schematische Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, in welcher ein Reflektor zum Reflektieren von Elektronenfluss/elektrostatischer
Ladung verwendet wird; und
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ist 11 eine
schematische Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, in welcher eine Mehrzahl an ersten Elektroden verwendet
wird, um den Elektronenwind in Richtung einer zweiten gemeinsame
Elektrode zuzuführen.
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BESCHREIBUNG
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Mit
detailliertem Bezug nun auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugsnummern
gleiche Teile in den verschiedenen Figuren bezeichnen (und Buchstaben
und Strichanhänge ähnliche
Teile bezeichnen, die Teilen ohne derartigen Anhang entsprechen, z.
B. 11, 11a und 11j') und anfänglich auf 1,
ist eine erfindungsgemäße Apparatur 1 zum
Aufbringen einer gesteuerten elektrostatischen Kraft (manchmal hier
nachstehend als „Elektrostatikapparatur
oder der Kürze
halber einfach als „Apparatur" bezeichnet) mit oder
in Verbindung mit einer Bahnverarbeitungsmaschine 2, die
eine Beschichtung auf eine Bahn 3 aufbringt, dargestellt.
Die Bahnverarbeitungsmaschine 2 ist beispielhaft für ein System,
in welchem das elektrostatische System 1 verwendet werden
kann. Bei der auf die Bahn 3 aufgebrachten Beschichtung
kann es sich z. B. um eine Klebstoffbeschichtung, Tinte oder irgendeinen
anderen Druck oder Markierung, Wasserschutz usw. handeln. Es wird
angenommen, dass die Apparatur 1 nicht nur in Verbindung
mit einer Bahnbeschichtungsmaschine 2, sondern auch für andere
Zwecke verwendet werden kann, in welchen ein Material, gewöhnlich ein
Lagenmaterial und vorzugsweise ein sich bewegendes Lagermaterial,
ansonsten oder zusätzlich
verarbeitet, hergestellt usw. wird. Die Apparatur 1 kann
auch, falls gewünscht,
mit anderen Materialtypen verwendet werden, um Vorteile der Betriebseigenschaften
und Funktionen der Apparatur 1 zu übernehmen.
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Wie
es sowohl in 1 als auch 2 dargestellt
ist, schließt
die Apparatur 1 zum Aufbringen einer gesteuerten elektrostatischen
Kraft ein Paar Elektroden 10 (10a und 10b in 1), 11 (11a und 11b in 1)
ein, die voneinander beabstandet sind oder einen Raum oder Spalt 12 (12a und 12b in 1)
einrichten, in welchen z. B. eine Bahn 3 platziert und
bewegt werden kann. Die Apparatur 1 schließt auch
eine Quelle oder Zufuhr von elektrischer Energie 13 ein,
die in einer Schaltung 14 mit den Elektroden 10, 11 verbunden
ist. Die Schaltung 14 (14a, 14b in 1)
schließt
die elektrische Zufuhr 13, elektrische Leiter, Kabel oder
Weg 15 (15a, 15b in 1),
die Elektrode 10, den Raum 12, die Elektrode 11 und
einen weiteren elektrischen Leiter, Kabel oder Weg 16 (16a, 16b in 1)
ein. Eine elektrische Zufuhr 13 kann eine Batterie oder
irgendeine andere elektrische Zuführung mit einer geeigneten Steuerung
einschließen,
die eine Spannung V über die
Elektroden 10, 11 über die Leiter 15, 16 bereitstellt
und die Zuführung 13 stellt
auch einen Strom I zum Fließen
in der Schaltung 14 bereit.
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Die
Elektrode 10 kann Wolfram, eine Wolframlegierung oder irgendein
anderes elektrisch leitendes Material sein. Die Elektrode 10 kann
ein Draht oder ein drahtartiges Material sein, um eine ausreichende
Feldkonzentration und Verteilung von Elektronen, die im Raum 12 in
Bezug auf die Elektrode 11 fließen, bereitzustellen. Die Elektrode 11 kann
ein Metallstab wie ein Stahl oder irgendein anderes elektrisch leitendes
Material sein. Da die Bahn 3 in Eingriff mit der Elektrode 11 gedrängt wird,
sollte die Elektrode ausreichende Festigkeit, Dauerhaftigkeit, Steifheit
und Verschleißeigenschaften
aufweisen, um eine Beschädigung
während
oder infolge der Verwendung zu vermeiden. Die Elektroden 10, 11 können aus einem
anderen Material oder von anderer Gestalt sein, wobei ein Beispiel
im vorstehend erwähnten
Neuauflagepatent vorliegt.
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Der
Strom I ist eine Funktion der Spannung V, geteilt durch diesen Widerstand
oder Impedanz in der Schaltung 14. Ein deutlicher Teil
dieser Impedanz ist als ein in 2 dargestellter
Widerstand R gekennzeichnet, der im Raum 12 zwischen den
Elektroden 10, 11 besteht. Dieser Widerstand R
kann sich von Zeit zu Zeit auf Grund von Änderungen in der Umgebungsfeuchtigkeit,
Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt der Bahn 3 oder Impedanzeigenschaften
der Bahn 3, Dicke und/oder Verformung der Bahn 3,
Beschichtung auf der Bahn 3 und/oder Dicke der Beschichtung,
Verteilung der Beschichtung, anderen Ungleichmäßigkeiten in der Beschichtung
usw. ändern.
Das elektrostatische Feld, der Ionen- oder Elektronenfluss oder
der im Raum 12 fließende
Strom bewirkt hier, was als Elektronenwind oder Koronawind bekannt
ist, der eine Kraft auf die Bahn 3 aufbringt, die sie gegen
oder in Richtung einer der Elektroden drängt.
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Ändert sich
der erwähnte
Widerstand R, würde
sich in den früheren
Vorrichtungen der Strom I ebenfalls ändern. Da die/der auf die Bahn 3 aufgebrachte
elektrostatische Kraft oder Elektronenwind eine Funktion des Stroms
I ist, ändert
eine Änderung im
Widerstand R die Kraft, die zu ungleichmäßiger Kraft führte, die
in früheren
Vorrichtungen zu ungleichmäßigem Betrieb
und/oder ausgegebenem Bahnprodukt führen kann.
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Die
Apparatur 1 zum Aufbringen einer gesteuerten elektrostatischen
Kraft der Erfindung sorgt für
die Steuerung des Stroms I und deshalb der Kraft, z. B. zu deren
Aufrechthalten bei einem vorbestimmten oder eingestellten Pegel.
Demgemäß ist die
elektrische Zufuhr 13 eine Variable. Der in der Schaltung 14 fließende Strom
wird durch ein herkömmliches Messgerät oder einen
anderen Sensor 17 gemessen, um ein Rückmeldungssignal zur Steuerung
der elektrischen Zufuhr 13 bereitzustellen, um einen konstanten
gewünschten
Strom I aufrecht zu halten.
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Die
elektrische Zufuhr 13 kann eine mit einer Steuerung 21 gekoppelte
variable Gleichstromspannungsquelle oder -zufuhr 20 einschließen. Die
Steuerung 21 ist durch eine Verbindung 22 mit
dem Messgerät 17 verbunden
und antwortet auf den gemessenen Wert des Stroms I, um eine Einstellung
der durch die Spannungszufuhr 20 bereitgestellten Spannung V
bereitzustellen, sodass der Strom I selbst dann, wenn der Widerstand
im Raum 12 variieren kann, im Wesentlichen konstant gehalten
wird. Ein Eingang 23 an der Steuerung 21 kann
zum Bestimmen eines Einstellpunkts, Pegels oder der Größe für den Strom
I und der aus dem Elektronenwind oder Koronawind zwischen den Elektroden 10, 11 resultierenden
elektrostatischen Kraft verwendet werden. Der Eingang 23 kann
ein Spannungspegeleingang, der eine gewünschte Kraft darstellt oder
irgendein anderer Eingang, auf den die Steuerung 21 antwortet,
um den Strom I auf einen entsprechenden konstanten Pegel aufrecht
zu halten, sein. Ein beispielhafter Eingang 23 kann von
einer elektrischen Quelle, wie einer Batterie, und einem einstellbaren
Potentiometer 24 zum Bereitstellen eines Signals, das den
Einstellpunkt, d. h. den gewünschten
Strompegel, des Stroms I darstellt, bereitgestellt sein. Zum Beispiel
kann ein derartiges Punktbestimmungssignal ein eingestellter Punktstrom
Is sein, der der Steuerung 21 bereitgestellt
und mit einem den tatsächlichen
Strom I darstellenden Signal verglichen wird, um dadurch zu bewirken,
dass die Steuerung 21 und die Quelle 20 eine Ausgabe
bereitstellt, die bewirkt, dass der Strom I konstant aufrecht gehalten
wird, als eine Funktion der Größe des eingestellten
Punktstroms Is.
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Die
Quelle 20 und Steuerung 21 können herkömmliche elektrische oder elektronische
Komponenten (oder Komponente) sein. Zum Beispiel können derartige
Komponenten von dem Typ sein, der auf ein den tatsächlichen
Strom I und den eingestellten Punktstrom Is darstellendes
Rückmeldungssignal antwortet.
Ein Beispiel wäre
ein Verstärker,
der das eingestellte Punktsignal Is und
ein den Strom I darstellendes negatives Rückmeldungssignal als entsprechende
Eingänge
empfängt.
Die zwei Signale würden
in einem Komparator verglichen werdenund das Ergebnis des Vergleichs
würde zum
Erhöhen oder
Senken der Spannung von der Quelle 20, z. B. zum konstanten
Aufrechthalten des Stroms I, verwendet werden.
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In 2 ist
die Spannungszufuhr 20 als variable Spannungsquelle oder
variable Batterie dargestellt, und der dadurch bereitgestellte Ausgang
der Spannung V ist gemäß der Steuerung
durch die Steuerung 21 variabel. Zum Bereitstellen des
gewünschten
Elektronenwinds ist es erwünscht,
dass die Spannung V eine Gleichstromspannung ist. Jedoch ist in
vielen Fällen
die Polarität
der Spannung nicht entscheidend, d. h. sie könnte positiv oder negativ sein.
Wie in 3 dargestellt kann die Spannung V eine pulsierende
Gleichstromspannung sein, in welcher die Amplitude von jedem Spannungsimpuls 25 V1 ist und die Impulse bei Intervallen in
der Ordnung von 40 Nanosekunden bis 20 Nanosekunden mit einer Einschaltdauer
von etwa 50%, d. h. 50% ein und 50% aus, auftreten. Eine nicht pulsierende
Gleichstromspannung kann ebenfalls verwendet werden. Andere Formen
an Gleichstromspannung können
ebenfalls zusammen mit den Prinzipien der Erfindung verwendet werden.
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In
der in 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform
der Erfindung ist z. B. die Elektrode 10 mit der positiven
Seite der elektrischen Zufuhr 13 gekoppelt und ist die
Elektrode 11 mit der negativen Seite oder der relativen
Erdseite oder dem Anschluss 26 der elektrischen Zufuhr 13 gekoppelt.
Stellt die elektrische Zufuhr 13 Spannung über die
Elektroden 10, 11 bereit und fließt Strom
I in der Schaltung 14, gibt es einen Elektronenfluss zwischen
den Elektroden 10, 11. Manchmal wird dieser Elektronenfluss
als Ionenfluss bezeichnet, und manchmal wird er als elektrostatische
Entladung, Korona usw. bezeichnet. Ungeachtet der auf ein derartiges
Phänomen
aufgebrachten Markierung gibt es tatsächlich einen Elektronenfluss
zwischen den Elektroden 10, 11 über dem
Raum 12, der zu dem neigt, was manchmal als Elektronenwind
oder Koronawind bezeichnet wird. In der in 1 und 2 veranschaulichten
Ausführungsform
neigt ein derartiger Elektronenwind, der in 2 mit 27 bezeichnet
ist, z. B. dazu, die Bahn gegen eine der Elektroden und in dieser
Ausführungsform
gegen die Elektrode 11 zu drängen. Die Kraft des Elektronenwinds
auf die Bahn 3 ist eine Funktion der Größe des Stroms I. Indem der
Strom im Wesentlichen konstant gehalten wird, kann die Kraft im
Wesentlichen konstant aufrecht gehalten werden.
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Wie
es in 1 zu sehen ist, schließt die Bahnverarbeitungsmaschine 2 zwei
Apparaturen 1 jeweils an jeder Seite einer Verarbeitungszone 30 ein,
durch die die Bahn 3 in die Richtung des Pfeils 31 bewegt
wird. Die Bahn wird von einer Zufuhrhaspel 32 zugeführt, die
z. B. um eine Achse 32a dreht, entlang einem Weg in die
Richtung der Pfeile 31 bewegt und auf eine Aufnahmetrommel
oder -haspel 33 aufgenommen oder gelagert wird. In der
Verarbeitungszone 30 bringt ein Beschichtungssystem 34 eine
Beschichtung auf eine Oberfläche 3a der
Bahn 3 auf. Das Beschichtungssystem schließt einen
Behälter 35 ein,
der ein Beschichtungsmaterial 36 enthält, das durch eine Beschichtungswalze 37 auf
die Bahnoberfläche 3a aufgebracht
wird. Ein Ausgleichsstab, eine Leerlaufwalze oder dergleichen 38 kann ebenfalls
im Beschichtungssystem 34 für gewöhnliche Zwecke eingeschlossen
sein. Wenngleich das Beschichtungssystem 34 in der Verarbeitungszone 30 so
dargestellt ist, dass es eine bestimmte Form aufweist, ist es klar,
dass viele andere Typen an Beschichtungssystemen und/oder anderen
Verarbeitungsapparaturen zum Verarbeiten der Bahn 3 verwendet
werden können.
Das beispielhafte Beschichtungssystem 34 kann z. B. einen
Klebstoff, Tinte, wasserabstoßendes
Material oder ein anderes Material als eine Beschichtung oder irgendeinen
anderen Behandlungstyp auf die Bahn 3 aufbringen. In der Verarbeitungszone 30 kann
auch, wie bei 39 schematisch dargestellt, eine Aushärtungsapparatur,
Erwärmungsapparatur
und/oder eine andere Apparatur zur Behandlung oder sonstigem Beeinflussen
der Bahn 3 eingeschlossen sein.
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Die
Bahnverarbeitungsmaschine 2 schließt auch mindestens einen Antriebsmechanismus 50 zum
Bewegen der Bahn 3 von der Zufuhrtrommel 32 durch
die Verarbeitungszone 30 zur Aufnahmetrommel 33 ein.
Der Antriebsmechanismus 50 schließt eine Antriebswalze 51 ein,
die durch einen mit einer Antriebswelle 53 gekoppelten
Motor oder einem anderen Mechanismus 52 rotiert (gedreht)
wird. Die Antriebswalze 51 zieht die Bahn 3 von
der Zufuhrhaspel 32 durch die Verarbeitungszone 30.
In der veranschaulichten Ausführungsform
greift die Antriebswalze 51 in die Oberfläche 3b der
Bahn 3 gegenüber
der beschichteten Oberfläche 3a ein;
jedoch kann, falls gewünscht
die Antriebswalze in die beschichtete Oberfläche eingreifen. Die Aufnahmehaspel 33 kann angetrieben
werden, um die Bahn 3 darauf aufzunehmen und um die Bahn
von der Antriebswalze zu ziehen. Eine oder mehrere der anderen in
der Apparatur 2 dargestellten Walzen können ebenfalls angetrieben werden.
Außerdem
können
zusätzliche
Walzen und/oder zusätzliche
Verarbeitungszonen, Aushärtungszonen
oder eine Beschichtungs- oder andere Verarbeitungsanlage in der
Verarbeitungszone 30 oder getrennt von der Verarbeitungszone 30 in
der Maschine 2 eingeschlossen sein.
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In
der veranschaulichten Ausführungsform von 1 kann
die Antriebswalze 51 als eine Elektrode der Apparatur 1 verwendet
werden. Zum Beispiel kann die Antriebswalze 51 elektrisch
leitend sein oder zumindest eine elektrisch leitende Schicht 54 einschließen, die
an der Oberfläche
oder unter der Oberfläche
davon liegen kann. In 1 ist eine derartige elektrisch
leitende Schicht 54 an der Oberfläche der Antriebswalze 51 dargestellt
und dient als Elektrode 11a. Die elektrisch leitende Schicht 54 (oder
die gesamte Antriebswalze 51, falls sie leitend ist) ist
wie veranschaulicht mit der Erdverbindung 26 der elektrostatischen
Apparaturschaltung 14 verbunden.
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Die
Apparatur zum gesteuerten Aufbringen einer elektrostatischen Kraft 1 schließt wie in 1 dargestellt
zwei Elektronenwinderzeugungsteile 60, 61 (auch
als Kraftaufbringungsteile bezeichnet) ein, jedes mit einer entsprechenden
Zufuhr für elektrische Energie 13a, 13b.
Alternativ dazu kann eine kombinierte elektrische Zufuhr mit geeigneten
Steuerungen verwendet werden, um die hier beschriebene gewünschte konstante
Stromfunktion zu erhalten. Der Teil 60 schließt eine
durch eine oder mehrere Befestigungsvorrichtungen 62, wie
die schematisch veranschaulichten Bügel oder dergleichen, getragene Drahtelektrode 10a ein.
Die Drahtelektrode 11 ist durch einen Leiter 15a elektrisch
mit der gesteuerten Zufuhr für
elektrostatische Energie 13a verbunden. Bei Betrieb der
elektrostatischen Apparatur 1 wird eine Spannung zwischen
der Elektrode 10a und der Elektrode 11a (z. B.
Oberfläche 54)
zugeführt,
die bewirkt, dass ein gesteuerter elektrischer Strom durch den Raum 12a fließt, was
wiederum bewirkt, dass ein Elektronenwind die Bahn 3 in
Eingriff mit der Antriebswalze 51 drängt. Wenn der Elektronenwind
und die entsprechende Kraft erhöht
werden, wie es durch den Einstellpunkt der Zufuhr 13a als
Antwort auf die Einstellpunkteinstellung 23 bestimmt wird,
können die
Kraft, mit der die Bahn in Eingriff mit der Antriebswalze 51 gedrängt wird,
und der erlaubte Schlupf zwischen der Antriebswalze und der Bahn
eingestellt oder gesteuert werden. Ist es gewünscht, dass es hier einen minimalen
Schlupf (vorzugsweise keinen Schlupf) gibt, kann die elektrostatische
Apparatur 1 eingestellt sein, um einen/eine verhältnismäßig hohe Strompegel
und Elektronenwindentwicklungskraft bereitzustellen und umgekehrt.
Der Teil 60 kann auch eine harte Andruckstelle 60a zum
Isolieren der Teile der Bahn 3 jeweils stromaufwärts und
stromabwärts der
harten Andruckstelle bereitstellen.
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Ein
Vergleich der harten Andruckstelle 60a und der durch ein
Paar Walzen bereitgestellten harten Andruckstelle, die im vorstehenden
Hintergrund erwähnt
ist, zeigt die beträchtlichen
Energieeinsparungen unter Verwendung der Erfindung. Insbesondere
wurde in einem als nicht als beschränkend gedachten Beispiel gefunden,
dass die Spannung der Schaltung 14 bei etwa 30 Kilovolt
bis etwa 80 Kilovolt liegen kann und der Strom I etwa 0,1 Milliampere oder
weniger beträgt.
Deshalb kann die zum Erhalt der harten Andruckstelle unter Verwendung
der Apparatur 1 der Erfindung erforderliche Energie in
der Größe von etwa
1 Watt bis etwa 3 Watt liegen, was weit weniger ist, als die in
Systemen des Stands der Technik erforderliche Energie.
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Es
wurde auch in einem Beispiel der Verwendung der Erfindung gefunden,
dass wenn ein Stromfluss zwischen mehrere Elektroden geleitet wird,
von denen eine ein drahtartiges Material ist, um eine elektrostatische
Kraft zu erzeugen, die die Bahn gegen die andere Elektrode drängt, eine
Kraft in der Größe von etwa
3 Pfund pro linearem Zoll der Bahn erhalten werden kann. Dieses
Beispiel soll nicht beschränkend
sein
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Das
weitere Elektronenwindkraftaufbringungsteil 61 der elektrostatische
Apparatur 1 schließt eine
Drahtelektrode 10b und eine geerdete Elektrode 11b ein,
die im Hinblick auf elektrische Zufuhr 13b gekoppelt ist.
Die Drahtelektrode 10b ist an einer Befestigungsvorrichtung 64 wie
der schematisch veranschaulichte Bügel oder dergleichen befestigt
und durch den Leiter 15b an die Zufuhr für elektrostatische
Energie 13b gekoppelt. Die Elektrode 11b ist mit
der Erde 26 verbunden. Durch Anlegen einer Spannung zwischen
die Elektroden 10b, 11b bewirkt ein dazwischen
fließender
gesteuerter elektrischer Strom einen Elektronenwind und Kraft, um
die Bahn 3 gegen die gegenüber gestellte Oberfläche 65 der Elektrode 11b zu
drängen.
Durch Einstellen des Einstellpunkts unter Verwendung der Steuerung 23 kann die
Kraft, mit der die Bahn gegen die Oberfläche 65 der Elektrode 11b gedrängt wird,
eingestellt werden, und die Schaltung 14 hält diese
Kraft im Wesentlichen konstant aufrecht.
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Der
Teil zum Aufbringen der Elektronenwindkraft 61 kann als
Bremse zum Widerstehen der Bewegung der Bahn 3 gegen die
Antriebswalze 51 verwendet werden. Durch Erhöhen des
Elektronenwinds kann die Kraft, mit der die Bahn 3 gegen
die Elektrode 11b gedrängt
wird geändert
werden; je größer die Kraft
ist, des to größer ist
die Reibung zwischen der Elektrode 11b und der Bahn 3 und
desto größer ist die
Bremskraft und umgekehrt.
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Die
Teile zum Aufbringen der Elektronenwindkraft 60, 61 können derart
betrieben werden, dass sie zusammenarbeiten, um die Spannung in dem
Teil der Bahn 3 einzustellen, der sich zwischen ihnen befindet.
Wird die durch beide dieser Teile auf die Bahn aufgebrachte Kraft
erhöht,
wird die Spannung in der Bahn erhöht. Ist die durch das System 60 aufgebrachte
Kraft am Maximum, um Schlupf zu vermeiden, wenn die Bahn durch die
Antriebswalze 51 gezogen wird, kann die Spannung durch Ändern der durch
das Kraftaufbringungssystem 61 aufgebrachten Kraft geändert werden.
Unter geeigneten Umständen,
z. B. wenn die durch den Teil 61 aufgebrachte Kraft verhältnismäßig klein
ist, kann auch die Spannung durch Einstellen des Teils 60 und
der entsprechende Schlupf der Bahn 3 in Bezug auf die Antriebswalze 51 variiert
werden.
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Unter
Verwendung der Bahnverarbeitungsmaschine 2 wird Bahnmaterial 3 durch
das Antriebssystem 50 von der Zufuhrhaspel 32 durch
den Apparaturteil zum Aufbringen der Elektronenwindkraft 61 und
durch die Bahnverarbeitungszone 30 gezogen. Der Apparaturteil
zum Aufbringen der Elektronenwindkraft 60 drängt die
Bahn 3 gegen die Antriebswalze 51. Die Aufnahmehaspel 33 nimmt
die beschichtete Bahn von der Antriebswalze 51 auf. Das Beschichtungssystem 34 bringt
eine Beschichtung an eine Oberfläche 3a der
Bahn 3 auf und die Aushärtungsapparatur 39 erwärmt die
Beschichtung oder härtet
sie anderweitig aus. Der Apparaturteil zum Aufbringen der Elektronenwindkraft 61 kann eine
gesteuerte Kraft auf die hindurch laufende Bahn aufbringen, um eine
Spannung oder anderweitiges aufzubringen, um die Bahn und ihre Bewegung
in der Maschine 2 zu beeinflussen. Selbst wenn die Bedingungen
in entsprechenden Räumen 12a, 12b der
Teile 60, 61 z. B. auf Grund von Änderungen
in der Feuchtigkeit, Beschichtung, Bahnenmaterial usw. variieren
können,
bleiben die entsprechenden Elektro nenwindkräfte im Wesentlichen konstant,
wie an entsprechenden Einstellpunkten eingestellt, wie es an anderer
Stelle hier beschrieben ist.
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In 4 ist
ein Teil einer modifizierten Verarbeitungszone 30a veranschaulicht.
Die modifizierte Verarbeitungszone 30a kann ein Teil der
Maschine 2 sein oder irgendeine andere Maschine, in der
eine erfindungsgemäße Elektronenwindapparatur 1 zum Glätten einer
Beschichtung 70 auf einer Oberfläche 3a einer Bahn 3 verwendet
wird. Die Verarbeitungszone 30a kann sich stromabwärts von
dem Beschichtungssystem 34 befinden, welches zum Auftragen der
Beschichtung 70 auf die Bahn verwendet werden kann. Auch
kann sich die Verarbeitungszone 30a stromaufwärts der
Aushärtungsapparatur 39 befinden,
sodass die Beschichtung 70 geglättet werden kann, bevor sie
ausgehärtet
wird; jedoch kann sich, falls erwünscht, die Verarbeitungszone 30a,
an der die Beschichtung geglättet
wird, stromabwärts
von der Aushärtungsapparatur 39 befinden.
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Wie
es in 4 zu sehen ist, ist ein Teil 70a der
Beschichtung 70 verhältnismäßig rau
oder gewellt, nachdem sie durch das Beschichtungssystem 34 auf
die Bahn 3 aufgebracht wurde. Die Apparatur 1 leitet
den Elektronenwind von einer Elektrode 10c gegen die Elektrode 11c und
insbesondere gegen die Beschichtung. Der Elektronenwind 27 neigt
zum Glätten
der Beschichtung 70, was zu einer glatten Beschichtung 70b in
Bezug stromabwärts
der Apparatur 1 führt.
Der Elektronenwind 27 drängt die Bahn gegen die Elektrode 11c und
neigt gleichzeitig zum Glätten
der Beschichtung 70. Die Größe des Elektronenwinds kann
durch die Einstellpunkteinstellung 23 eingestellt werden,
um die gewünschte
Glättungswirkung
zu erzielen. Häufig
ist es erwünscht,
dass eine Beschichtung verhältnismäßig glatt
ist zur Gleichmäßigkeit
des fertigen Produkts. Das Ausmaß der Glättung kann eine Funktion der
Größe des Elektronenwinds
sein.
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Die
Apparatur in 4 hält den Elektronenwind 27 im
Wesentlichen konstant aufrecht, wobei eine derartige Größe durch
den Einstellpunkt 23 bestimmt ist. Deshalb neigt das Ausmaß der Glattheit der
Beschichtung 70b auch dazu, konstant zu sein. Jedoch ist
es möglich,
dass die Dicke der Beschichtung 70, z. B. auf Grund von
Welligkeiten in der Beschichtung, wie es im Beschichtungsteil 70a zu
sehen ist, variieren kann. Derartige Änderungen in der Dicke können die
Impedanz oder den Widerstand R im Raum 12 beeinträchtigen,
der in Abwesenheit der durch die Apparatur 1 bereitgestellten
Stromsteuerung und Kraftsteuerung zu einer Kraftvariation und deshalb
einer Variation im Ausmaß der
Glattheit in der Beschichtung von 70b führen würde. Die vorliegende Erfindung
nimmt derartige Änderungen
im Widerstand R auf und hält
demgemäß einen
konstanten Strom I, eine konstante Kraft des Elektronenwinds 27,
aufrecht und deshalb eine im Wesentlichen konstantes Ausmaß an Glattheit
der Beschichtung 70b.
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Die
Apparatur 1 ist in 5 zum Bereitstellen
einer Ausbreitungsfunktion dargestellt. Die Apparatur 1 befindet
sich an einer stromabwärts
in Bezug auf das Beschichtungssystem 34 der Maschine 2 dargestellten
weiteren Verarbeitungszone 30b. Die weitere Verarbeitungszone 30b kann
sich stromaufwärts,
was bevorzugt ist, oder stromabwärts
der Aushärtungsapparatur 39 befinden.
Die Verarbeitungszone 30b kann zusätzlich zu, an Stelle von oder
als Teil der an der Verarbeitungszone 30a in 4 dargestellten
Glättungsapparatur 1 sein.
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Wie
in 5 zu sehen ist, kann die auf die Bahn 3 aufgebrachte
Beschichtung 71 an der Oberfläche 3a der Bahn etwas
ungleichmäßig verteilt
sein. Eine derartige Ungleichmäßigkeit
ist an der Stelle 71a stromaufwärts in Bezug zur Apparatur 1 an
der Zone 30b besonders offensichtlich. Eine derartige Ungleichmäßigkeit
ist durch eine etwas fleckige Anordnung von Punkten, die Beschichtungsmaterial
an der Bahn 3 bildlich darstellen, dargestellt.
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Der
durch die Pfeile in 5 von der Elektrode 10d gegen
die Elektrode 11d dargestellte Elektronenwind drängt sowohl
die Bahn 3 gegen die Elektrode 11d und neigt auch
dazu, das Beschichtungsmaterial 36 auf der Bahn auszubreiten
oder zu verteilen, so ist die Beschichtung gleichmäßiger auf
der Bahnoberfläche 3a verteilt,
wie am Beschichtungsbereich 71b angezeigt. Durch Ändern der
Größe des Elektronenwinds 27 z.
B. durch Verändern
des der Schaltung 14 der Apparatur 1 an 23 bereitgestellten
Einstellpunkts, kann das Ausmaß der
Ausbreitung gesteuert werden. Ein größerer Elektronenwind bewirkt eine
größere Ausbreitungswirkung
und umgekehrt.
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Durch
Aufrechthalten des Stroms I und der Elektronenwindkraft 27 im
Wesentlichen konstant, kann das Ausmaß der Ausbreitung im Wesentlichen konstant
sein, um dadurch eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Beschichtungsmaterials über die
Oberfläche 3a der
Bahn 3, wie es bei 71b angezeigt ist, aufrecht
zu halten. Deshalb wird, da die Menge an Beschichtung an der Bahn
an jeder beliebigen gegebenen Stelle variieren kann, folglich der Widerstand
R im Raum 12 variiert, bleibt die Kraft des Elektronenwinds
dennoch konstant, wie es z. B. durch den Einstellpunkt 23 bestimmt
ist und bleibt die Ausbreitungswirkung im Wesentlichen auch konstant.
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Der 6 zuwendend
ist die Verwendung der Apparatur zur Erzeugung von Elektronenwind 1 zum
Aushärten
oder zum Mitwirken beim Aushärten einer
auf eine Bahn, z. B. durch eine Bahnverarbeitungsmaschine 2,
aufgebrachte Beschichtung 72 veranschaulicht. Die Komponenten
der Apparatur 1 sind ähnlich
den vorstehend beschriebenen, einschließend eine Schaltung 14 zum
Zuführen
von Energieversorgung zu den Elektroden 10e, 11e,
um einen Elektronenwind 27 im Raum 12 bereitzustellen. Die
Apparatur 1 befindet sich an einer weiteren Verarbeitungszone 30c,
die sich stromabwärts
vom Beschichtungssystem 34 an der Verarbeitungszone 30 befinden
kann. Die Apparatur 1 zum Bereitstellen von Aushärtung an
einer Verarbeitungszone 30c kann zusätzlich zu oder an Stelle von einer
beliebigen der anderen hier beschriebenen Verarbeitungszonen oder
Vorrichtungen sein. Zum Beispiel kann sich, falls zusätzlich verwendet,
die Apparatur 1 entweder in Bezug stromaufwärts oder
stromabwärts
von anderen Verarbeitungszonen und Apparaturen hier befinden.
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Es
wurde gefunden, dass die Ionen oder Elektronen im Elektronenwind 27,
wie in 6 dargestellt, nützlich sind, um einige Beschichtungsmaterialien
auszuhärten
oder deren Aushärtung
zu unterstützen.
Dies wurde insbesondere als wahr gefunden, in Fällen, wenn die Beschichtung
auf eine derartige elektrische Eingabe reagierend ist, um Aushärtung durchzumachen.
Zum Beispiel wurde gefunden, dass eine Silikonbeschichtung, die
eine Menge an Platin enthält,
als Antwort auf eine derartige Anwendung von elektrischer Energie
(Elektronen) darauf, aushärtet.
Wenngleich die Polarität
der Elektronenwindspannungszufuhr 20 gewöhnlich als
bedeutungslos für
den Betrieb der Erfindung befunden wurde, ist es in einigen Fällen, wie
Aushärtung,
nötig, dass
man eine positive Polarität
hat, z. B. ist die Elektrode 10 in Bezug zur Erdelektrode 11 positiv.
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In
der Ausführungsform
von 6, da der Strom I und der daraus resultierende
Elektronenwind auf einen gewünschten
Aushärtungseinstellpunkt
Is eingestellt werden kann und gesteuert
wird, um im Wesentlichen konstant zu sein, kann dann durch die Apparatur
die Aushärtungswirkung
im Wesentlichen konstant aufrecht gehalten werden, selbst wenn sich der
Widerstand oder die Impedanz im Raum 12 ändern kann.
Deshalb kann, wenn sich die Bahn 3 entlang des Wegs der
Maschine 2 in die Richtung der Pfeile 31 bewegt,
passende Aushärtung
der Beschichtung 72 auf der Bahn erhalten werden, selbst wenn
sich derartige Variationen z. B. in Umgebungsbedingungen ändern können.
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Mit
Bezug auf 7 ist die Verwendung einer Apparatur
zum Erzeugen von Elektronenwind 1 zum Glätten von
Unebenheiten oder anderen Verwindungen in der Bahn 3 an
einer Verarbeitungszone 30d der Bahnverarbeitungsmaschine 2 dargestellt. Die
Apparatur 1 kann die gleiche sein wie die vorstehend beschriebene
Apparatur 1. Die Verarbeitungszone 30d kann sich
an verschiedenen Stellen entlang des Bewegungswegs der Bahn 3 in
der Richtung des Pfeils 31 befinden. Jedoch ist zum Unterstützen des Sicherstellens,
dass die Bahn 3 verhältnismäßig glatt und
eben ist, bevor sie das Beschichtungssystem 34 an der Verarbeitungszone 30 erreicht,
können
die Apparatur 1 und die Verarbeitungszone 30d stromaufwärts in Bezug
zur Verarbeitungszone 30 liegen.
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Wie
es in 7 ersichtlich ist, weist die Bahn 3 eine
Falte 74 in ihr auf. Die Falte 74 kann auf Grund einer
Ungleichmäßigkeit
im Material, aus dem die Bahn 3 gebildet ist, sein, die
insbesondere in verhältnismäßig billigem
Bahnenmaterial auftritt. Sie kann auf Grund der Tatsache sein, dass
das Bahnenmaterial an einer Kante länger ist als an der anderen
und sie kann auf Grund einiger anderer Ursachen sein. Vorzugsweise
ist die Bahn 3 gleichmäßig, wenn
sie die Verarbeitungszone 30 erreicht, sodass die durch das
Beschichtungssystem 34 aufgebrachte Beschichtung so gleichmäßig wie
möglich
ist oder in jedem Fall die gewünschten
Eigenschaften aufweist, ohne dass sie von unerwarteten Änderungen
im Bahnenmaterial selbst betroffen ist.
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Die
Apparatur 1 an der Verarbeitungszone 30d bringt
einen Elektronenwind 27 im Wesentlichen gleichmäßig über die
Breite der Bahn 3 auf. Der Elektronenwind, der von der
Elektrode 10f gegen die Elektrode 11f fließt, neigt
dazu, die Bahn in Eingriff mit der Elektrode 11f zu drängen, wobei
einige Grad an Reibung und/oder Spannung bewirkt werden. Auch neigt
der Elektronenwind dazu, die Falte oder Welligkeit 74 in
der Bahn heraus zu glätten,
sodass die Bahn selbst über
ihre Breite und Länge
verhältnismäßig glatt
oder gleichmäßig ist,
wenn sie an der Verarbeitungszone 30 ankommt, in welcher
sie beschichtet wird. Infolgedessen kann die Beschichtung mit Kontinuität und Gleichmäßigkeit
aufgebracht werden.
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Da
die Elektronenwindkraft 27 an der Verarbeitungszone 30d im
Wesentlichen konstant aufrecht gehalten wird, sind die Eigenschaften
der Bahn, welche die Verarbeitungszone 30d durchlaufen
hat, im Wesentlichen gleichmäßig. Es
ist möglich,
dass sich Widerstand/Impedanz im Raum 12 auf Grund von Änderungen
in der Gestalt der durch die Verarbeitungszone 30d laufenden
Bahn 30 ändern
kann. Zum Beispiel kann die nicht lineare Falte 74 bewirken, dass
sich der Widerstand ändert.
Da der Strom I und die Elektronenwindkraft 27 in der Apparatur 1 an
der Verarbeitungszone 30d im Wesentlichen konstant aufrecht
gehalten werden, wird die Falte 74 geglättet, ähnlich der Glättung von
anderen Falten oder Ungleichmäßigkeiten
in der Oberfläche
oder Gestalt der Bahn 3; und das Bahnenmaterial, das die
Verarbeitungszone 30 erreicht, ist im Wesentlichen gleichmäßig.
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Manchmal
kann eine Bahn 3 eine Neigung zum Kräuseln aufweisen, wie es durch
den Pfeil 75 in 8 dargestellt ist. Dies kann
der Fall sein, auch wenn die Bahn aus Papiermaterial oder irgendeinem anderen
Material ist. Die Apparatur 1 kann zum Reduzieren oder
zum Eliminieren derartiger Kräuselungen
durch Aufbringen einer Elektronenwindkraft 27 auf die Bahn 3 in
der in 8 bildlich dargestellten Weise verwendet werden.
Zum Beispiel kann, falls die Bahn in flache Lagen geschnitten werden
soll, nachdem sie die Apparatur 1 an der Verarbeitungszone 30e durchlaufen
hat, ohne auf eine Haspel aufgewickelt zu werden, die Elektronenwindkraft 27 an
die Bahn 3 gelenkt werden, wobei sie gegen die Elektrode 11g in
einer derartigen Weise gedrängt
wird, dass Kräuselungen
reduziert oder beseitigt werden. Falls gewünscht, kann die Elektrode 11g in
einer derartigen Weise geformt sein, z. B. kurvenförmig, um
beim Beseitigen der Kräuselung
zu unterstützen.
Eine zusätzliche
Behandlung kann der Bahn zum Beseitigen einer derartigen Kräuselung
bereitgestellt sein. Zum Beispiel kann, wenn die Bahn aus einem
Kunststoffmaterial besteht, Wärme
durch einen Heizer 76 oder dergleichen zum Erweichen des
Bahnenmaterials angewandt werden, sodass die Kraft des Elektronenwinds
auf das erweichte Bahnenmaterial wirkt, um die Kräuselung
zu elimi nieren oder zu reduzieren. Alternativ dazu kann, falls die
Bahn 3 ein Papiermaterial ist, das Bahnenmaterial mit Wasser
aus einer Wasserzuführung 77 angefeuchtet
werden. Das angefeuchtete Bahnenmaterial kann dann der Kraft des Elektronenwinds
an der Verarbeitungszone 30e unterzogen werden und, falls
nötig,
kann die Bahn durch einen Trockner 78, wie ein Lufttrockner,
Heizer usw. an einer Stelle in Bezug stromabwärts von der Verarbeitungszone 30e getrocknet
werden.
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Unter
Zuwendung auf 9 ist ein Bahnbewegungssystem 80 dargestellt.
Das System 80 kann in einer hier beschriebenen Bahnverarbeitungsmaschine 2 oder
in einer anderen Maschine oder Vorrichtung verwendet werden. Das
Bahnbewegungssystem 80 schließt ein Paar Apparaturen zum
Erzeugen von Elektronenwind 1a, 1b ein, die mit
einer Antriebswalze 51a zusammenarbeiten, ähnlich der
vorstehend erwähnten
Antriebswalze 51 oder irgendeiner anderen Antriebswalze,
um Falten zu glätten und/oder
sonst wie aus einer Bahn 3 zu beseitigen, und um die Bahn
in eine Richtung des Pfeils 31 anzutreiben. Als Bahnenmaterial
verwendetes verhältnismäßig billiges
Papier neigt dazu, auf Grund von unterschiedlichen Dimensionseigenschaften,
die im Papier auftreten, wie Variationen in der Länge an entsprechenden
Kanten, Variationen in der Dichte, Zugfestigkeit usw., Falten dar
in aufzuweisen. Die Antriebswalze 51a ist vorzugsweise
elektrisch leitend oder weist eine elektrisch leitende Schicht auf,
die als Elektrode 11h dient, die wie bei 26 dargestellt
geerdet ist. Die zwei Apparaturen zum Erzeugen von Elektronenwind 1a, 1b teilen
vorzugsweise die Elektrode 11h als eine gemeinsame Elektrode
für jede. Die
Apparatur 1a schließt
eine in einer Schaltung 14 gekoppelte Elektrode 10h ein,
um einen gegen die Bahn 3 und die Elektrode 11h der
Antriebswalze 51a gelenkten gesteuerten Elektronenwind 27h bereitzustellen.
Der Elektronenwind 27h neigt zum Glätten der Bahn 3 und
zum Beseitigen oder zum Verhindern von Falten und/oder anderen Fehlern
auf Grund von „ausgebeulten" Eigenschaften des
Bahnenmaterials. Der Elektronenwind 27h neigt dazu, die
Bahn straff zu halten und deshalb Änderungen in der Länge der Bahn
an einem bestimmten Punkt zu verhindern, wodurch Falten und/oder
andere Ungleichmäßigkeiten vermieden
werden. Vorzugsweise liegt die Stelle der Elektrode 10h ausreichend
stromaufwärts
von der Antriebswalze 51a und der Elektrode 11h,
sodass der Elektronenwind 27h eine Kraft auf die Bahn 3 aufbringt,
ohne tatsächlich
die gesamte Bahn in Eingriff mit der Antriebswalze 51a zu
drängen.
Jedoch ist es auch möglich,
dass die Apparatur 1a bewirkt, dass zumindest ein Teil
der Bahn 3 in die Antriebswalze 51a eingreift.
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Die
Apparatur zum Erzeugen von Elektronenwind 1b schließt eine
Elektrode 10h' ein,
die einen Elektronenwind 27h' gegen
die Bahn 3 und die Elektrode 11h der Antriebswalze 51a lenkt.
Der Elektronenwind 27h' stellt
in einem Sinn eine harte Andruckstelle bereit, sodass die Bahn straff
gegen die Antriebswalze 51a mit gesteuertem (vorzugsweise minimalem)
Schlupf gehalten wird. Deshalb ist die Antriebskraft von der Antriebswalze 51a der
Bahn 3 wirksam bereitgestellt, wobei sich die Bahn in die Richtung
des Pfeils 31 bewegt. Folglich zeigt die in 9 veranschaulichte
Ausführungsform
wie eine Mehrzahl an Apparaturen zum Erzeugen von Elektronenwind
zusammen verwendet werden kann, um mehrere Funktionen im Hinblick
auf eine Bahn 3 und Verarbeitung der Bahn bereitzustellen.
Es ist klar, dass die verschiedenen Funktionen von jeweiligen vorstehend
beschriebenen Apparaturen zum Erzeugen von Elektronenwind und Verarbeitungszonenkombinationen,
die ausgedacht werden können,
in verschiedenen Weisen, wie die in der Beschreibung davon mehrfach
beschriebene, verwendet werden können.
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In 10 ist
eine modifizierte Apparatur zum Erzeugen von Elektronenwind 100 dargestellt.
Die Apparatur 100 kann mit oder an Stelle von einer beliebigen
der hier beschriebenen Apparaturen zum Erzeugen von Elektronenwind,
z. B. in einer Bahnverarbeitungsmaschine 2 und/oder im
Hinblick auf jeweilige hier offenbarte Verfahren der Verwendung
und auch andere Verfahren verwendet werden. Die Apparatur 100 schließt einen
Reflektor 101 zum Reflektieren des Elektronen winds von
der Elektrode 10i gegen die Elektrode 11i ein.
Der Reflektor 101 ist vorzugsweise ein dielektrisches Material
oder irgendein Typ an elektrisch nicht leitendem Material. Ein beispielhaftes
Material ist ein Karton. Der Reflektor 101 kann kurvenförmig sein
oder irgendeine andere Gestalt aufweisen. In der Apparatur 100 ist
der Reflektor 101 im Allgemeinen von Parabolgestalt, um
den Elektronenwind 27 in den Raum 12 wirksam gegen die
Elektrode 11i in der durch die gepunkteten Linien in 10 dargestellten
Weise zu reflektieren. Der Betrieb der Apparatur 100 ist ähnlich wie
der Betrieb der vorstehend beschriebenen Apparatur 1. Die
Elektrode 10i führt
Elektronen oder Ionen in den Raum 12 zu. Einige dieser
Elektronen werden von der Elektrode 10i direkt gegen die
Elektrode 11i gelenkt. Der Reflektor 101 soll
zusätzliche
Elektronen von der Elektrode 10i gegen die Elektrode 11i reflektieren,
wodurch die Anzahl an Ionen oder der Elektronenfluss und deshalb
der Elektronenwind im Vergleich mit der Größe davon, wenn kein Reflektor
verwendet wird, ansteigt. Es wurde gefunden, dass der Reflektor 101 dazu
neigt, den Elektronenfluss und folglich den Elektronenwind um etwa
20%, in Bezug auf die Apparatur 1 in der kein Reflektor
verwendet wird, zu erhöhen.
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Der
Reflektor 101 kann alternativ dazu elektrisch leitend sein.
Jedoch kann ein derartiger leitender Reflektor Energie vom Elektronenwind
ableiten. Deshalb ist es gewöhnlich
vorteilhaft, ein dielektrisches Material für den Reflektor zu verwenden,
um Ableitung von Energie von der Apparatur 100 zu vermeiden,
die den Elektronenwind reduzieren würde.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer Apparatur zum Erzeugen von Elektronenwind 110 ist
in 11 dargestellt. Die Apparatur 110 ist ähnlich der vorstehend
beschriebenen Apparatur 1 und kann deshalb in den verschiedenen
Ausführungsformen der
hier beschriebenen Maschine 2 oder in anderen Ausführungsformen,
Maschinen oder Systemen substituiert sein. Jedoch schließt die Apparatur 110 eine Mehrzahl
an Elektroden 10, z. B. ein Paar Elektroden 10j und 10j' ein, die in
der Schaltung 14 zum Entwickeln eines gegen die Elektrode 11j geleiteten
Elekt ronenwinds gekoppelt sind. Die Elektroden 10j und 10j' sind vorzugsweise
in elektrisch paralleler Beziehung durch eine Verbindung 111 gekoppelt,
sodass der durch jede Elektrode gegen die gemeinsame Elektrode 11j zugeführte Elektronenwind 27 etwa gleich
ist. Der den jeweiligen Elektroden 10j, 10j' Elektronen
zuführende
Strom I teilt sich etwa gleich und wird durch die Schaltung 14 in
der vorstehend beschriebenen Weise im Hinblick auf die Apparatur 1 im
Wesentlichen konstant aufrecht gehalten. Durch Erhöhen der
Anzahl an Elektroden 10j, 10j' usw. kann die Elektronenwindkraft 27 über einen
großen Bereich
des sich im Raum 12 der Apparatur 110 befindenden
Materials verteilt werden.
-
Es
ist klar, dass die verschiedenen Ausführungsformen an hier offenbarten
Apparaturen zum Erzeugen von Elektronenwind 1 für eine Vielfalt
an Zwecken, wie die beschriebenen, und auch andere verwendet werden
können.
Die Apparatur zum Erzeugen von Elektronenwind ermöglicht die
Aufbringung von Kraft, Aushärtungseingang
usw. auf ein Bahnenmaterial ohne die Eigenschaften der Beschichtung
auf dem Bahnenmaterial nachteilig zu beeinflussen. Auch kann Kraft
zum Verbessern der Bahn selbst für
Beschichtung und/oder der Beschichtung selbst verwendet werden.
Die Zeit in einer Aushärtungszone
kann auf Grund der Steuerung von Schlupf verhältnismäßig genau gesteuert werden, wenn
eine Bahn entlang eines Wegs in einer Bahnverarbeitungsmaschine
angetrieben wird, und in einigen Fällen können der Elektronenwind und
dessen Elektronen zum Sorgen für
die Aushärtung
verwendet werden, in einigen Fällen,
ohne dass die Bahn einer Umgebung mit hoher Temperatur unterzogen werden
muss.
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Es
wurde gefunden, dass durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung
beträchtlich
Energie gespart werden kann. Zum Beispiel können frühere zum Erhalt einer harten
Andruckstelle zum Isolieren von Teilen einer Bahn, die sich durch
eine Bahnverarbeitungsmaschine zwischen einer Antriebswalze und
einer Andruckstelle bildenden oder Leerlaufwalze bewegt, verwendete
Vorrichtungen etwa 3 bis 5 Pferdestärken (2.100–3.500 Watt) an Energie erfordern,
um die An triebswalze einer derartigen harten Andruckstelle zu bewegen.
Im Gegensatz dazu kann in einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine harte Andruckstelle, wie diejenige, die durch die Apparatur 1 in 9 bereitgestellt
ist, oder die mit der Antriebswalze 51 in 1 verbundene
Apparatur 1 eine derartige Funktion einer harten Andruckstelle unter
Verwendung von so wenig wie etwa 1 bis 3 Watt an Leistung bereitstellen.
Insbesondere stellt in einem Beispiel die Spannungsversorgung 20 etwa 30.000
Volt bereit und beträgt
der Strom etwa 1 Zehnmillionstel Milliampere oder weniger.
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FACHGEBIET
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Aus
dem Vorstehenden ist es klar, dass die Erfindung eine Apparatur
und ein Verfahren zum Beschichten von Bahnenmaterial und dergleichen
bereitstellt.