专利名称：用于分配吸收性片产品的具有弧生成件的设备的制作方法
技术领域：
弧生成件，其产生到地的高阻抗路径，以消除分配器中的静电荷。
背景技术：
用于吸收性片产品的常规分配器包括具有要分配的吸收幅的存储部。用至少一个运送元件运送该幅，以将吸收幅进给至这样的位置:在该位置上切割该吸收幅以为使用者形成分离的吸收性片产品。在用于例如薄纸材料的吸收性材料的分配器中，可以观察到有静电电荷的积累。当不同材料的两个主体相互接触时，两个表面之间有电子迁移。迁移的电子的数量取决于两种材料的所谓功函数的不同。术语“功函数”代表将电子从具体材料的表面移除到无穷远处所需的能量。具有低功函数的材料起到施主的作用。电子从这种施主材料迁移至具有高功函数的受主材料。如果两个主体突然相互分离，则电子试图返回至其母体材料。在材料导电的情况下，这是可能的，且电子迁移回其母体材料。然而，如果两个主体中的一个或两者是绝缘材料，这将不会发生。从而，电子被捕获在其所迁移至的材料的表面中。静电产生高电压和低电流。普遍认可的标准IEC61000-4-2将允许的最大电压等级限制至小于±8000V的量。如果静电电荷超过此最大电压，则其可能影响其他电部件。进一步地，甚至还有可能使使用者暴露至不愉快的放电中。各种因素都影响静电电荷的积累。第一个因素是材料的类型。为了产生静电积累，两个主体必须相互接触，其中它们中的至少一个应当是不良导体。当有相异材料的两个主体时，其会导致材料比两个类似材料相互接触时更多地充电。这是介电常数或功函数的影响。具有高相对电容率(介电常数)的材料在其与具有低电容率的材料相分离时会变得带正电。第二个因素是相异材料之间的接触面积。接触面积越大，材料之间的电子迁移越多。其结果是，大的接触面积促进高的静电电荷积累。第三个因素是分离速度。两种材料分离的速度越高，电子移动返回至母体材料的可能性越小。较高的分离速度引起较高的电荷积累。进一步的影响因素是材料之间可能的运动。首先，由材料之间的摩擦所生成的局部的热增大了原子的能级，使得电子更容易逃逸。其次，通过使两个表面上的微观不均匀处相互接触，移动导致了更好的表面接触，由此增大电子从一种材料迁移至另一种材料的可能性。上述同样适用于较高的温度，较高的温度引起电子由于较高的能级而更容易释放。最后，大气条件也能够影响静电电荷的积累。大气中水分越多，放电的能力越好。然而，并非所有材料都是这样。然而，对于上文所述类型的分配器来说，已经观察到，在环境空气的相对湿度通常较小的冬季，静电积累倾向于较高。测量示出了常规分配器中产生静电电荷的部分是运送辊和用于将幅切断成独立片的刀或撕裂杆。纸带正电地离开分配器，从而分配器设备本身经历了负静电电荷的积累。常规技术的解决方法(诸如USP6，871，815和USP7，017, 856)包括这样的系统，在该系统中使用如电线的低阻抗、高导电通路以将受到静电荷积累的分配器的内部部件连接至分配器外壳的后部上的机械触头。此触头进而与支撑壁接触，其中分配器安装在该支撑壁上，前提是在任何静电荷都将通过该壁驱散。在W02008/053393中说明的另一个常规方法是提供并入了被动自放电的静电荷驱散材料的电子分配器，该分配器在外壳的内部体积内至少并入有存储由分配器的操作而生成的静电荷的内部部件。当通过分配器运送幅材料时,在静电荷驱散材料之上引导幅材料，以减小离开分配器的静电载荷。然而，仍然需要找到更有效的技术，以驱散分配器中生成的静电。
发明内容
通过产生到地的高阻抗路径的弧生成件而消除分配器或其他装置中的静电电荷。该分配器和其他装置能够包括电荷收集器和连接至接地导体的弧隙，其中该弧隙可以位于电荷收集器和接地导体之间。该弧隙可以是可调节的，并从大约0.1英寸至大约
0.01英寸，从大约0.05英寸至大约0.075英寸或从大约0.07英寸至大约0.075英寸。电荷收集器能够是由石墨、铜线、铝线或钢线形成的至少一个导电刷，或滑动环。该刷能够形成至少一排。电荷收集器、弧隙和地能够通过位于分配器的外壳内侧或外侧的导电带或电线连接。通过用至少一个电荷收集器从至少一个电荷生成地点收集电荷，并将电荷通过弧隙发送至地，而实行静电电荷的移除，该弧隙位于至少一个电荷收集器和地之间。
在下文中将仅以示例方式参考附图简要讨论本发明。图1示意性示出了分配器的有关部分。图2示出了用于分配的设备的运送装置的主要部件以及撕裂杆。图3概念上示出了该技术。图4示出了实心刷的横截面。图5示出了滑动环的示例。图6示出了弧隙的示例。图7是弧隙的替换实施例的横截面图。图8示出了安装在分配器的壳体内侧的弧隙。图9示出了安装在分配器的壳体外侧的弧隙。图10示出了用于接地的一个选择。图11示出了用于接地的连接选择，其中引线在后板的外侧上。图12示出了用于接地的另一个连接选择。图13示出了能够从多于一个地点收集静电荷的刷构造。图14示出了与辊接触的顶排刷。图15示出了底排刷从下辊延伸出以接触撕裂杆的视图。图16示出了单排刷。图17示出了随距离变化的弧中的电势分布。图18示出了电压与电流的关系。
具体实施例方式能够通过提供从例如夹紧辊或撕裂杆的静电荷生成件到地的高阻抗路径而消除分配器中的静电。能够通过弧隙提供该高阻抗，该弧隙(arc gap)还能够称为火花隙。弧隙通过彼此以预定距离隔开的面向的导电元件限定，间隙本身是这些元件之间的空气。图1示意性示出了分配器，将其前壳移除，以看到该分配器的主要部分。总体上以附图标记10来表示的分配器具有包括至少两个部分的外壳。如图1中所示出的后壳12能够附接至壁。前壳(未示出)将分配器闭合，并仅留下能够让产品分配通过的狭缝。在分配器内侧，可以有进给辊14，吸收幅16缠绕在该进给辊14上。这仅是示例，并且如上文所概述地，也可以使用其他类型的分配器以实现本发明，如吸收幅作为折叠的堆叠存储在其中的分配器。在如图1中所示的示例性的分配器中，吸收幅16从进给辊14缠绕并穿过运送单元18，如图2中所示，该运送单元18主要包括驱动辊20、导向辊22和撕裂杆24。吸收幅16在位置26处离开分配器，在该位置26处有在分配器的前壳中的狭缝，吸收性产品穿过该狭缝延伸并能够由使用者移除。在图2中独立地例示了如图1中所示的运送单元18的主要部分。要分配的吸收幅穿过驱动辊20和导向辊22之间的辊隙而分配，在图2中，独立地示出了没有正确相互布局的驱动辊20和导向辊22。当尝试在运送单元和吸收幅之间提供良好的摩擦时，驱动辊20可以设置有高摩擦组元的轮或环28，如合适的塑料材料或橡胶。导向辊22能够由与驱动辊协作以实现在驱动辊20和导向辊22之间对吸收幅的安全传送的任何合适的材料制成。图2还例示了撕裂杆的可能的尺寸和形状，该撕裂杆可以为运送单元18的一部分，从而可以简化由独立模块构成的分配器的维护。然而，还可以将撕裂杆24独立于运送单元而设置。在此情况下，撕裂杆24单独地附接至分配器的外壳。撕裂杆24设置有切割齿30，使用者能够使用该切割齿30切断合适长度的吸收福。本发明并不限于此特殊类型的分配器，也可以设置与运送单元协作的撕裂杆以自动切断定长的吸收片。已经发现，在操作过程中，大部分静态负载是在如图2中示出的三个部件处积累的。驱动辊20、导向辊22和撕裂杆24被充负电，而离开分配器的吸收幅、尤其是薄纸被充正电。图1和图2中示出的分配设备仅是示例性的。该用于分配的设备不限于任何特别类型的分配器，并且对于期望通过在运送元件和吸收幅之间提供显著减小的接触面积而减小电荷的生成的任何分配器都有用。该分配器可以是“免伸手”分配器，其在检测到放置在限定的检测区内的对象时自动启动。在替换的实施例中，该分配器可以在使用者按压按钮、开关或手动启动装置时启动，以开始分配周期。分配器还可以是这种类型:其中使用者抓住待分配的吸收性性材料并拉出定长的这种吸收性材料。设备内的存储部可以是吸收幅卷绕在其上的辊。其也可以是幅材料在其中折叠为堆叠的存储部。图3概念性地示出了该技术。在诸如进给辊14、驱动辊20或导向辊22的地点生成静电。在撕裂杆24处也可以生成静电。通过导电刷32将静电拾取并导至弧隙(也称为火花隙)34，然后送至地36。
术语“刷”并不必要地意味着其必须具有纤维、毛或毛状物。在电学意义中，刷应当意味着在静止电线和移动部分之间传导电流的装置。例如，刷可以由实心碳或石墨形成。图4中例示了实心碳刷。在图4中，实心碳刷32经由弯曲表面33接触辊14、20、22。刷32可以由铜、铝或钢线形成。高电阻刷可以由石墨(有时加有铜)制成。可以使用石墨/碳粉末以形成刷32。如果刷32是实心的，可以混合入粘合剂，从而粉末在被压紧时保持其形状。(大部分是苯酚，其他的有树脂或浙青)。其他添加剂包括金属粉末，以及如MoS2或WS2的固体润滑剂。刷的替代物是滑动环。滑动环(电气工程术语)是通过旋转组件的电连接。滑动环，也称为旋转电接口、旋转电连接器、集电器、转环或电气旋转接头，常见于用于交流电系统的电生成件和交流发电机中，以及包装机、电缆卷筒和风力涡轮机中。两个环中的一个连接至励磁绕组的一端，另一个连接至励磁绕组的另一端。滑动环可以由安装在轴上并与其绝缘的导电圈或带形成。进行从诸如发电机转子的系统旋转部分到环的电连接。固定触头或刷与环接触，将电力或电信号传递至系统的外部静止部分。图5示出了滑动环的示例。图5中的构造示出了滑动环72和刷76，通过短路螺栓74提供电连接。弹簧可以在辊上提供压力78，以保持组件处于被触发状态。图6示出了弧隙34的示例。可以通过尖的弧元件38a、38b界定弧隙34，该尖的弧元件38a、38b可以由诸如铜、铝、石墨、钢、铁、锡、银、金等任何合适材料制成。弧元件38a、38b还可以是复合物，诸如涂有诸如铟锡氧化物或铟锌氧化物的导电材料的玻璃。线40a、40b的导电带将相应的弧元件与电荷收集器和地连接。弧元件38a、38b可以安装在柱42a、42b上，柱42a、42b由诸如塑料、木材或玻璃的非导电材料形成。柱42a、42b可以通过接合至衬垫44而相对于彼此保持就位。可以手动移置弧元件38a、38b以实现期望的间隙。可替换地，可以将柱安装在角度计或夹具(未示出)中，而能够机械地进行间隙调节。弧隙可以在大约0.2和0.01英寸之间。在优选的实施例中，弧隙可以在大约0.05和0.075英寸之间，更优选的在0.07和0.075之间。可以通过高电阻或高阻抗元件将弧隙桥接。例如，电阻大于空气间隙所提供的阻抗的电阻器或其他阻抗元件会引起闭合电路，该闭合电路仍然以与所描述的实施例相同的原理操作，因为在一个柱处累积的静电仍然会在其穿过桥接电阻器之前通过空气放电至另一个柱。图7是弧隙34的替代实施例的截面图。这里，导电螺钉46a、46b螺接至相应的非导电柱48a、48b中。通过转动螺钉中的至少一个而设定间隙。螺钉可以具有尖的或平坦的梢端，并且可以由诸如钢、铝或铜的任何适当和导电材料制成。螺钉的梢端能够涂有诸如铜或石墨的材料，以实现最佳的弧特性。螺钉尺寸可以在#000至#14的范围。从螺纹大径处为大约.060英寸的#0尺寸开始，高于其的所有尺寸(1-14)以大约.013英寸的增量增大。“四四十”的螺钉是每英寸有大约40个螺纹的M螺钉。“六三十二”是每英寸有大约32个螺纹的#6螺钉。“八三十二”螺钉是每英寸有大约32个螺纹的#8螺钉。“十三十二”螺钉是每英寸有大约32的螺纹的#10螺钉。
图8示出了分配器的壳体12内侧的弧隙34。分配器含有诸如进给辊14和辊20、22的各种部件。铜线或铜带50在壳体内侧延伸，以将弧隙34连接至静电源。从弧隙34引出的线或带50在引导至地的引线52中终止。本文中使用的术语“地”不仅包含真正的电气地，还包括比实施本发明的分配器相对更电气地接地的表面和主体，例如分配器安装在其上的壁，即使该壁本身不是由导电材料形成的。图9示出了位于分配器的壳体12外侧的弧隙34。铜线或铜带50在壳体外侧延伸，将限定弧隙34的弧元件中的一个连接至静电源，并将另一个弧元件连接至地。带50在引导至地的引线中终止。带50能够为任何适合的宽度，包括大约1/8英寸、大约3/16英寸、大约1/4英寸、大约5/16英寸、大约3/8英寸等，以进一步的增量达到大约3英寸宽。虽然在示例中使用了一个弧隙，但是能够使用多于一个弧隙。对于不同的电荷生成地点能够使用不同的弧隙。对于不同的电荷生成地点，还可以有相对于不同的地构造的不同弧隙。图10示出了对于地的一个选择。地60可以安装在分配器的后板54上。后板能够包括诸如空气孔56以及平行和交叉的加强杆58的特征部。地60安装在板上，使得从分配器的内侧和外侧均能够接近该地60。图11示出了用于地60的连接选择，其中引线62在后板54的外侧上，并且能够连接至例如图9中所示出的导电带50。图12示出了用于地60的另一个连接选择，其中引线62进入后板的内侧，并且能够连接至例如图8中所示出的导电带50。地60能够由诸如铜、钢、锡、锌等任何合适的导电材料形成。例如，地能够为大约2英寸乘大约3英寸的铜箔板。能够使用其他的尺寸,诸如3英寸乘大约5英寸，大约4英寸乘大约4英寸等。后板54能够由诸如木材、塑料、树脂复合物、涂漆金属等任何合适的非导电材料形成。图13示出了能够从多于一个地点收集静电荷的刷构造。刷32a、32b能够接合在弯折的导电板66的不同边缘，该导电板66由铜、钢、铝、锡、银、金或其他适合的导电材料形成。弯折部位大致90°角，但是能够使用其他角度。导电带68 (优选地为铜或铝)引至弧隙。图14示出了与辊70接触的顶排刷32b，该辊70能够为夹紧辊(或管)、驱动辊或导向辊。本发明中使用的导电元件(包括刷、线或带、弧隙元件、地等)不需要限于诸如铜或铝的较常见的材料。其能够由铜、铝、碳、石墨、锌、锡、铟、金、银、或者它们组合或合金形成。还能够使用含有锡、铟、铅等的焊料。可替换地，能够使用涂在衬底上的诸如ITO(铟锡氧化物)或IZO (铟锌氧化物)的导电氧化物。导电聚合物技术也能够用于分配器的导电部分。适合的导电聚合物可以包括下面例示的聚乙炔、聚苯基乙烯(polyphenylenevinylene)、聚吡咯(X=NH)、聚噻吩(X=S)、聚苯胺(X=N，NH)和聚苯硫醚(X=S)及其混合物。
权利要求
1.一种分配器,包括: 电荷收集器； 弧隙；以及 接地导体，所述弧隙位于所述电荷收集器和所述接地导体之间。
2.根据权利要求1所述的分配器，其中所述弧隙从大约0.1英寸至大约0.0l英寸。
3.根据权利要求1或2所述的分配器，其中所述弧隙从大约0.05英寸至大约0.075英寸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分配器，其中所述电荷收集器是至少一个导电刷或滑动环。
5.根据权利要求4所述的分配器，其中所述至少一个导电刷或滑动环由石墨、铜、铝或钢形成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的分配器，其中所述弧隙是可调节的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分配器，其中所述弧隙由铜、铝、石墨、钢、铁或锡形成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的分配器，其中所述弧隙由两个尖的电极形成。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的分配器，其中所述弧隙由具有平坦面的两个电极形成。
10.根据权利要求9所述的分配器，其中所述两个电极是螺钉。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的分配器，其中所述电荷收集器、所述弧隙和地通过导电带或电线连接。
12.根据权利要求11所述的分配器，其中所述导电带或电线位于所述分配器的外壳外侧。
13.根据权利要求11所述的分配器，其中所述导电带或电线位于所述分配器的外壳内侧。
14.根据权利要求11所述的分配器，其中所述导电带或电线由铜、铝、碳、石墨、锌、锡、铟、金、银、导电聚合物或它们的组合或合金形成。
15.—种能够消除静电放电的设备,包括: 电荷收集器； 弧隙；以及 接地导体，所述弧隙位于所述电荷收集器和所述接地导体之间。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述弧隙从大约0.1英寸至大约0.01英寸。
17.根据权利要求15或16所述的设备，其中所述弧隙从大约0.05英寸至大约0.075英寸。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的设备，其中所述设备是分配器。
19.根据权利要求15至17中任一项所述的设备，其中所述电荷收集器是由石墨、铜、铝或钢形成的至少一排导电刷。
20.一种用于从分配器移除静电电荷的方法，包括: 用至少一个电荷收集器从至少一个电荷生成地点收集电荷；以及 通过弧隙将电荷发送至地，所述弧隙位于所述至少一个电荷收集器和所述地之间。
全文摘要
一种分配器，其能够包括电荷收集器、弧隙和地，其中该弧隙在电荷收集器和地之间。该弧隙提供高阻抗，并且能够设定为从大约0.1至大约0.01英寸的距离。该技术通过用至少一个电荷收集器从一个电荷生成地点收集电荷，并将电荷通过弧隙发送至地而操作，该弧隙在所述至少一个电荷收集器和地之间。
文档编号A47K10/36GK103209627SQ201180050867
公开日2013年7月17日 申请日期2011年9月26日 优先权日2010年10月22日
发明者J·S·福尔萌, R·G·维泽尔, J·维泽尔 申请人:Sca卫生用品公司