Způsob provozního řízení elektrostatického zařízení k nanášení povlaku

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu provozního řízení elektrostatického zařízení k nanášení povlaku, kde se nátěrová hmota, rozprášená rozprašovacím ústrojím, nabíjí koránovým výbojem pomocí elektrod, připojených ke generátoru vysokého napětí s řiditelným napětím, zejména pro vodivé nátěrové hmoty, uzemněné během stříkání, přičemž se měří provozní proud, odpovídající koránovému výboji.

Dosavadní stav techniky

Při elektrostatickém nanášení nátěrových hmot na obrobky, například na karoserie motorových vozidel, je známé a obvyklé dopravovat obrobky za sebou stříkacími kabinami, v nichž jsou umístěny jednotlivě nebo ve skupinách rotační rozprašovače, připojené ke generátoru vysokého napětí. V běžných zařízeních tohoto druhu se nátěrová hmota připojuje přímo v rozprašovači nebo na rozprašovači k vysokému napětí. Aby se dalo používat jako nátěrových hmot materiálů s vysokou elektrickou vodivostí, jako jsou například tzv. ve vodě rozpustné laky, je naproti tomu účelné uzemnit celý systém pro přívod nátěrové hmoty i rozprašovací zvon, a nabíjet mechanicky rozprášené částice vnějšími elektrodami, které obklopují rozprašovací zvon. To je popsáno například v německých spisech DOS č. 34 29 075 a č. 36 09 240. K nabíjení dochází ionizací pomocí volných nábojů uvnitř koránového výboje hroty elektrod.

Při provozu takového zařízení je dosud obvyklé stabilizovat napětí generátoru vysokého napětí, připojené k rozprašovacímu ústrojí, na konstantní hodnoty, které se mohou za účelem přizpůsobení při různých pracovních podmínkách nastavovat stupňovitě, například v rozsahu 60 až 100 kV. Když se napětí udržuje na konstantní hodnotě, vznikají však zejména při zmíněném vnějším nabíjení nátěrové hmoty koránovým výbojem problémy, protože za určitých okolností může proud korány při provozu značně kolísat. Proud korány je znatelně vyšší než provozní proud, obvyklý při běžném kontaktním nabíjení nátěrové hmoty v rozprašovači, a závisí nejen na napětí elektrod, nýbrž i na různých okolních podmínkách, jako je vlhkost vzduchu a případné znečištění elektrod. V typickém zařízení uvedeného druhu k povlékání nátěrovou hmotou může provozní proud korány kolísat mezi 100 až 300 μΑ, když se vlhkost vzduchu mění mezi 30 % a 90 %, což se v praxi často stává. Jak příliš malé, tak příliš vysoké, provozní proudy se však musí vyloučit, protože v prvním případě by nedocházelo k dostatečné ionizaci, což má za následek nevyhovující účinnost povlékání (poměr mezi rozprášeným materiálem a materiálem, dopadlým na obrobek), zatímco ve druhém případě je nebezpečí příliš vysokého nabití mlhy nátěrové hmoty a z toho vyplývající jevy prostorového náboje, což může podle zkušeností téměř úplně potlačit proud koróny a ionizaci. V obou případech se může v důsledku nedostatečného nabití částeček nátěrové hmoty vyvolat rychlé znečištění elektrod a jejich držáků i ostatních částí rozprašovače rozprášeným materiálem. Další obtíže vznikají tím, že proud koróny, který je ve srovnání s provozním proudem při kontaktním nabíjení poměrně vysoký, značně závisí na kolísání napětí, která mají za následek značně větší změnu proudu než při nízkém provozním proudu. Takové změny proudu jsou v praxi nežádoucí.

Z německého spisu DOS č. 34 45 946 je známé, že se při elektrostatickém nanášení nátěrové hmoty na velké předměty, například na automobilové karoserie, zařízení samočinně odpojí, když provozní proud vzroste na prahovou hodnotu, která je předem určena v závislosti na provozním napětí a je nastavitelná v určitém rozmezí. Tím se má zabránit průrazu mezi obrobkem a povlékacím zařízením. K tomuto účelu se všechny prahové hodnoty proudu, příslušné volitelným napěťovým hodnotám, ukládají společně do mikroprocesoru a během provozu se podle právě

- 1 CZ 283607 B6 nastaveného napětí samočinně zvolí. Kromě toho se může nejprve vybavit varovný signál, když proud, který se během provozu neustále mění, překročí mezilehlou prahovou hodnotu, ležící mezi normální hodnotu a hodnotou pro odpojení.

V německém spisu DOS č. 24 51 818 je popsán způsob elektrostatického povlékání obrobků, které obíhají v nastavitelné vzdálenosti kolem rozprašovacích kotoučů, připojených k vysokému napětí, přičemž se napětí udržuje tak dlouho na konstantní hodnotě, až vzdálenost poklesne pod určitou hodnotu a tím se dosáhne nastavitelného maxima proudu. Potom se k omezení intenzity elektrického pole mezi rozprašovacím kotoučem a obrobkem proud přechodně udržuje na konstantní hodnotě, až konečně při poklesu vzdálenosti pod určitou nastavitelnou minimální vzdálenost se připojené vysoké napětí odpojí. Nehledě ktomu, že při tomto způsobu nemá nátěrová hmota při rozstřikování potenciál země a nenabíjí se koránovým výbojem, dochází tedy při tomto známém způsobu pouze k omezení proudu na maximální hodnotu, pod kterou během normálního provozu pole vzdálenosti obrobku od rozprašovacích kotoučů může libovolně poklesnout; následkem toho mohou vzniknout zmíněné problémy se znečištěním, zejména při změnách vzdušné vlhkosti a ostatních okolních podmínek.

Účelem vynálezu je vypracovat způsob tak, aby nevznikalo nebezpečí znečištění rozstřikovacího ústrojí nátěrovou hmotou v zařízení, které pracuje s koránovým výbojem a konstantním napětím.

Podstata vynálezu

Uvedené úkol splňuje způsob provozního řízení elektrostatického zařízení k nanášení povlaku, kde se nátěrová hmota, rozprášená rozprašovacím ústrojím, nabíjí koránovým výbojem pomocí elektrod, které jsou připojeny na generátor vysokého napětí s proměnným napětím pro vodivé nátěrové hmoty, uzemněné během stříkání, přičemž se měří provozní proud, odpovídající koránovému výboji podle vynálezu, jehož podstatou je, že během provozu nanášeciho zařízení se provozní proud korány udržuje na předem stanovené hodnotě uzavřeným regulačním obvodem tím, že změřený proud představuje regulační veličinu a regulátor podle odchylek regulační veličiny od požadované hodnoty vytvoří akční veličinu pro řízení napájecího napětí elektrod.

Tím, že se udržují předem stanovené, zpravidla konstantní, hodnoty provozního proudu během normálního provozu, tedy nezávisle na určitých vzdálenostech mezi obrobkem a rozprašovacím zařízením, lze kompenzovat především vliv vzdušné vlhkosti, tedy obsahu vodní páry ve vzduchu, na koránový výboj. Následkem toho je při provozu zajištěn neustále optimální koránový výboj, takže rozprášené částice emailu se prakticky všechny nabíjejí a putují k povlékanému obrobku, aniž by se usazovaly na samotném rozprašovacím ústrojí. Tím, že se odstraní vznik povlaku, který snižuje izolaci, se odstraní i problémy, spojené s měřením proudů, vznikajících při průrazu.

Příklad provedení vynálezu

V normálním případě je třeba k udržení konstantního provozního proudu uzavřený regulační obvod, kde měřený proud tvoří regulovanou veličinu a regulátor vytváří podle odchylek regulované veličiny od nastavené hodnoty akční veličinu, která řídí napájecí napětí elektrod.

V praxi tedy dochází ke spojité změně napětí generátoru vysokého napětí, tvořeného kaskádou apod., a tedy intenzity pole mezi elektrodami a povlékaným obrobkem. Tato regulace však nepředstavuje jedinou možnost k realizaci vynálezu. Je například možné ovládat generátor vysokého napětí v přímé závislosti na vlhkosti vzduchu v tom smyslu, aby proud korány byl konstantní.

-2CZ 283607 B6

Předem stanovená proudová hodnota, která se má udržovat, nemusí být pro všechny provozní podmínky stejná. Zejména může být účelné při extrémně suchém vzduchu ve stříkací kabině nastavovat jinou konstantní hodnotu proudu, než při extrémně vlhkém vzduchu. Podobně to platí i pro jiné proměnlivé okolní podmínky, jako je například prostorový vztah mezi rozprašovacím ústrojím a obrobkem. Z těchto důvodů může být tedy účelné měnit proudovou hodnotu, která se má udržovat, v závislosti na vzdušné vlhkosti a/nebo na jiných okolních podmínkách.

Když se musí napájecí napětí elektrod měnit k udržení konstantního provozního proudu, lze z těchto změn usuzovat na správnou nebo chybnou práci. Například při zkratu, při zvyšujícím se znečištění nebo při nebezpečném přiblížení obrobku k rozstřikovacímu ústrojí, což je nebezpečné z hlediska průrazného napětí, má proud tendenci ke strmému zvýšení, kterému lze zabránit příslušným snížením napětí. Napájecí napětí elektrod se měří spojitě a když poklesne pod mezní hodnotu, může se vybudit poplašný signál a/nebo přímo odpojit povlékací zařízení. Mezní hodnota napětí se dá podle okolností v závislosti na okamžitých provozních podmínkách nastavit a samočinně měnit. Poplašný signál se může generovat také tehdy, když se napájecí napětí při regulaci nepřípustně rychle mění, nebo když se mění provozní proud sám během předem stanovené doby víc, než je přípustná míra, například když selže regulace proudu, nebo pracuje s příliš velkou setrvačností. Mimoto může i příliš vysoké provozní napětí vybudit hlášení chyby.

Popsaná regulace provozního proudu koróny na určitou, zpravidla konstantní hodnotu se provádí během normálního provozu při nanášení nátěrové hmoty. Než se dosáhne od uvedené zařízení do provozu požadované hodnoty proudu, může se naproti tomu napřed kontrolovat měřený provozní proud porovnáváním s předem stanovenými, napětově závislými daty v tom smyslu, zda klesá pod přípustné hodnoty, nebo zda je zejména překračuje, s výhodou známým způsobem podle zmíněného německého spisu DOS č. 34 45 946. Při nepřípustných odchylkách proudu se vybudí poplašný signál, nebo se zařízení odpojí, zatímco při bezchybném dosažení stanovené hodnoty proudu se zapojí regulace proudu; přitom se k provozní kontrole zjišťuje pouze, zda napájecí napětí leží nad předepsanou minimální hodnotou. Přepnutí celého zařízení z provozu s prahovou hodnotou proudu na provoz s konstantní proudovou hodnotou může nastat samočinně, například při překročení předem stanoveného napětí generátoru vn po jeho zapnutí.