DE2104568C3 - Flexibles kapazitätsarmes Hochspannungskabel für elektrostatische Anlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein flexibles kapazitätsarrnes Hochspannungskabel für elektrostatische Anlagen mit einem widerstandsbehafteten Innenleiter und einer diesen umgebenden spannungsfesten Isolation.

Ihre Nutzanwendung findet die Erfindung beim Abscheiden und Niederschlagen von festen, flüssigen oder dampfförmigen Bestandteilen aus Gasen und Dämpfen auf elektrischem Wege und beim elektrostatischen Bespritzen, Bestäuben und Beflocken von Oberflächen. Das Anwendungsgebiet ist jedoch nicht auf diesen Sektor beschrankt. Vielmehr kann die Erfindung in vorteilhafter Weise auch bei anderen elektrischen Einrichtungen dazu benutzt werden, analoge Probleme auszuräumen.

Beim elektrostatischen Bespritzen, Bestäuben und Beflocken von Oberflächen werden die aufzutragenden Partikeln mit Hilfe einer auf Hochspannungspotential gelegten Elektrode ionisiert und anschließend durch das elektrische Kraftfeld dem Gegenpol zugeführt, der von dem zu bespritzenden, bestäubenden oder zu beflockenden Objekt gebildet wird. Die an einem solchen Gegenpol angelangten Partikeln trocknen dort im Fall des Spritzens an, werden im Fall des Bestäubens zumeist durch Wärmeeinwirkung zusammengeschmolzen und beim Beflocken schließlich durch einen sich verfestigenden Klebstoff mit dem betreffenden Objekt verbunden.

Zum Auftragen des Überzugsmaterials werden Spannungsstärken in der Größenordnung von 100 Kilovolt verwendet. Derart hohe Spannungen sind erforderlich, wenn mit der Elektrode ein größerer Abstand zum zu beschichtenden Objekt eingehalten werden muß und durch den Umgriff des elektrischen Feldes auch die Rückseite eines zu beschichtenden Gegenstandes wirkungsvoll erfaßt sein soll. Andererseits ergeben sich daraus für eine Bedienungsperson erhöhte Gefahren, insbesondere wenn eine mit der Hochspannungselektrode ausgerüstete Wiih.-.istnle oder eine ähnliche von Hand zu betätigende Vorrichtung vorgesehen ist. Da beim elektrostatischen Auftragen von Überzugsmatenal vielfach brennbare Partikeln oder doch zumindest leicht entzündbare Lösungsmittel verwendet werden, besteht außer der Möglichkeit, daß die Bedienungsperson einen gefährlichen Schlag erhält, ferner die Gefahr. daß bereits durch kleine Entladungsfunken Brände oder Explosionen verursacht werden. Die Geiahr eines Zündfunkens kann allerdings auch bei elektrischen Einrichtungen gegeben sein, die nur mit Spannungsstärken von einigen Kilovolt arbeiten, und bei höheren Spannungen auch dann noch vorliegen, wenn die Möglichkeit gefährlicher Schläge für cik Bedienungsperson genommen ist.

Eine entscheidende Verbesserung in der Bewa!;: guns der geschilderten Probleme beim Zuführen eines elektrischen Stroms aus einer Gleichstromquelle hoher Spannung über den Innenleiter eine«; mit einer spannungsfesten Isolation versehenen flevblen Hochspannungskabels zu einer Benutzungsa:·- Ordnung wurde bereits durch ein Verfahren und ein ■ Vorrichtung erzielt, wie sie durch die deutsche C)' fenlegungsschrift 1590 989 bekannt sind. Das Ve fahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stror vermittels elektrolytischer Leitung durch eine FlL-. sigkeit oder Gel zugeführt wird, das in einem si. zwischen der Stromquelle und der Benutzungsano-v nung erstreckenden flexiblen Schlauch enthalten i; und insbesondere dadurch, daß der flexible Schlau;: eine Metallsalzlösung enthält sowie der Strom zv>. sehen zwei Elektroden fließt, die je an einem der W-. den Enden des flexiblen Schlauches angeordnet sivc und aus dem Metall bestehen, dessen Salz in der I sung gelöst ist. Bei der angegebenen Vorrichtung weist das elektrisch*=· Element zwischen der Gleich stromquelle hoher Spannung und der Benutzungsai: Ordnung einen flexiblen Schlauch aus einem flüssigkeitsdichten Material auf, der eine nicht leitfähige Flüssigkeit enthält, in der ein Metallsalz gelöst ist. wobei dei Schlauch an jedem Ende vermittels einer Kappe abgedichtet ist, die zumindest zu einem Teil aus dem Metall des Salzes besteht.

Bei dieser bekannten Verbesserung wird wie ehedem ein hochohmiger Strombegrenzungswiderstand dazu benutzt, der Kapazität des Hochspannungskabeis und der auf der Speiseseite anzuschließenden Einrichtungen einen Großteil ihrer schädlichen Wirkung zu nehmen. Statt jedoch den Strombegrenzungswiderstand am ausgangsseitigen Kabelende ii Form eines starren Bauelements zu konzentrieren, wird er in das flexible Kabel verlegt und über dessen Länge verteilt. Damit wird nicht nur die Zündfunkengefahr weiter verringert, sondern auch eine Möglichkeit geboten, Sprühpistolen erheblich kleiner und handlicher zu gestalten.

Trotzdem ist auch diese Lösung zumeist noch nicht zufriedenstellend, da die Leistungsfähigkeit der Benutzungsanordnung durch die Heranziehung des Strombegrenzungswiderstandes zur Beherrschung des Zündfunkenproblems starken Beschränkungen unterworfen ist und Zündfunken nach wie vor insbesondere auch dann auftreten können, wenn die Benutzungsanordnung außer Betrieb genommen ist und eine zu starke Annäherung an einen auf Hochspannungspotential aufgeladenen Körper erfährt. Bei einer genaueren Differenzierung können die zuletzt angesprochenen Zündfunken als Rückfunken bezeichnet werden, da sie von einer über das Hoch-

Spannungskabel von der Verbraucherseite zur Speise- elemente 4 der Gleichrichterkette 3 besitzen unter an-

seite weitergegebenen Entladung herrühren, wogegen derem aus diesem Grunde zur Isolation 1 einen sei i-

bei einer im Betrieb über das Hochspannungskabel chen Bewegungsspielraum. Dieser bedeutet allerdings

erfolaenden Nutzleistungsabgabe die auf der Ver- auch für das Einbringen der Gleichrichterelemente 4

braucherseite möglichen Zündfunken zu einem auf 5 in die Isolation 1 eine wesentliche Erleichterung.

_Erd- oder Niederspannungspotential befindlichen Die Gleichrichterelemente 4 sind durch mindesten.

Körper als Ladefunken bezeichnet werden können. eine in die Isolation 1 zusätzlich eingesetzte DrucKi -

F_S wurde somit bisher beiden Zündfunkarten, den der 5 mit ihren Kontaktflächen 6 und" aneinanoer-

L-dcfunken und den Rückfunken, am Kabelende gedrückt. Vorzugsweise ist jedoch lediglich am spei-

_oder über das Kabel verteilt ein Strombegrenzungs- ίο seseitiuen Anfang der Gleichrichterkette J ein

widerstand entgegengesetzt, der für die über das Ka- Druckleder? vorgesehen, um nicht erneut ^unl£ ^

Μ 'folnende Nutzleistungsabgabe eine erhebliche same Kapazitäten zu schaffen. Aus demse <-

Beschränkung bedeutet. Um, "anders ausgedrückt, Grunde ist am Ende der GleichrichterketteJ ein au

eine usreichende Nu./Jeistuna an die Benutzun°san- spannungsfestem Isoliermaterial bestehendes ve

ordnun-' abgeben zu können, "rr ..He bisher insbeson- 15 schlußstück 8 in die Ummantelung leingepreLUunu

dei-L noch "eine beträchtliche Rückfunkengefahr in mittels einer kapazitätsarmen Durchtuhrungv

deiL noch g p

Kai" genommen werden. trisch überbrückt. ,_c

De- Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Die in den F ig. 2 und 3 vergrößert ^dar^^s

_Vorb -series Hochspannungskabel der eingangs ange- Gleichrichterelemente 4 sind einseitig mn «in

füh, η Art zu schaffen, mit dem die BeschrJnkun- 20 Fleck 10 aus Halbleitermaf -.al versehene ^^

ce^ ^;i der Höhe der Nutzleistung gelockert werden plättchen 11, wobei zur Niednghaltung üer ^ne™ *

Sni'l mit dem zugleich die Gefahr der Zundfunkenbil- lungskosten das Halbleitermaterial belen ist unu u

du- noch wirksamer als bisher unterbunden wiM Metallplättchen 11 aus Eisen bestehen. £^ie ™\

-se Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- plättchen 11 besitzen vorzugsweise die i-orrn: ti»

daß der Innenleiter zumindest über ein Teil- 25 Kr-isscheibc, um ihr Einbringen in die fso'aum *

_sti· ■■- hinweg aus einer großen Anzahl mit überein- weiter zu erleichtern und den oben ange: unr.en ^

stir.mender Polung aneinandergereihter separater wegungsspLelraum zu sichern ?^ad"™' .

G^; .-hrichterelemente besteht, die durch eine Fede- Fleck 10 aus Halbleitermaterial eine Kreist acne λ

ru"·■· aneinandergepreßtsind. füllt, einen kleineren Kreisdu.chmesser-als das als

p_ie mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen 30 Träger dienende Metallplättchen 11 besitz und am

insbesondere darin, daß das Hochspannungskabel der einen Kreisfläche des Mctallpath 11 un

istmögliche Kapazität aufweist und selbst konzentrische Lage einnimmt, wird

ι/.-se
lö

sondere darin, daß das Hochspannungskabel der einen

_e]V. geringstmögliche Kapazität aufweist und selbst konzentrische Lage einnimmt,

nl-iu werdet zu werden braucht, durch den äußerst gegen getroffen, daß ein einzelnes

hcW Widerstand des Hochspannungskabels in element 4 beim starken Biegen de * S₁U.richtung selbst kleinste Rückfunken ausgeschlos- 35 nungskabels 2 in seiner Randzone kurzg

sev sind und am Ausgang des Hochspannungskabels wird. . _r„i_i

U- die Benutzungsanordnung stabilere und bei Be- In der Anzahl der Gleichrich^'^^,%

darf höhere Ströme und Spannungen abgegeben wer- Hch der Spannungsfestigkeit dei-GIeichncMe κ

den können. Mn dem erfindungsgemäßen Hochspan- in Sperrichtung ist zumeist em Sicherhe'tiiaW^

nur.Bskabel besteht darüber hinaus die Möglichkeit, 40 zwei bis drei berücksichtigt Hoher e* erte De α

auch die oben als Ladefunken bezeichneten Zünd- eine unerwünschte V^ergro^ßerun| des^ fur ü

funken grundsätzlich zu vermeiden, wenn in Ergün- Hochspannungskabel 2 ,η °"^

zun« des vergleichsweise niedrigen Durchlaßwider- den Gesamtwiderstandes. Unter

ändes der im HochspannuugSabel vorgesehenen des Umstandes, daß ^d«_R ^wrbl«

GU-ichrichterkette die elektrische Verbindung zwi- ₄₅ tat des erfindungsgemaßen "^^£^^4

sehen der Gleichstromquelle und dem Hochspan- mit der Verkleinerung der Gleich™h erete™ent

„ungskabel durch den der Benutzungsanordnung zu- weiter abnimmt, wurde fur d _e GIeuhncWer

fließenden Strom bei Erreichen eines oberen mente 4 bevorzugt ein Außendurchm.sst von

Schwellwertes automatisch unterbrochen wird. 3 mm und eine Starke ^"^^.^^f^Z bis

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel 50 Länge der Gleichrichterkette 3 kann »m _[ ^etw^ der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und 3 Meter betrag^. Da «^^^"f^^Verwird im fo.ge.den näher beschrieben. ^^^Ά^^^^^γ Fi fr feine vereinfachte Darstellung des erfin- kabeis 2 zwischen der, GWchstromquelle 12 und de. ^Säß Hochspannungskabels zwischen einer 55 Gleichrichterkette 3 alsJfabdkern t^n "^e ohm.g

f ^{hh SannUrg Und einer BenUt} in Ä" ^ί"SaSfrch^chnittcn

Fi g2ein_stark vergrößertes Teilstück der als Ka- werden _{und Zlindfun}k_en maß-

belkern verwendeten Gleichrichterkette m Se.tenan- ^ J^^g^^Zit auf die elektrisch lei-

J
die Draufsicht auf ein einze.nes Element tejden ^e Je^n -«-«P—-

;^TrSnung wird angedeutet, daß die ^daß ^^ItSS im Schnitt gezeichnete Isolation 1 des Hochspan- l^^^^^oLhnchU^Sl^ lonungskabels2 aus hochflexiblem Material gefertigt 6₅ auch^dafur daß a^ae _{rode u chlos}_

ist. Außerdem wird gezeigt, daß die als Innenleiter diglich e ne kapazit£^άΐ™ . _{der Extrem}fall

verwendete Gleichrichterkette3 den Bewegungen der sen ist In Fig. ^l f^_mhT[i^ 9 _des Verschluß-Isolation 1 folgen kann. Die einzelnen Gleichrichter- dargestellt, daß du. Durcmunru _fc

tücks 8 und die Elektrode 14 zusammen von einem leinen nadeiförmigen Körper gebildet werden. Das ür diesen Fall sich ergebende Bild der elektrischen ■eldlinien 15 zwischen der Elektrode 14 und einer in inigem Abstand dazu angeordneten geerdeten Kugel 16 ist zur Verarischaulichung der Bedeutung des Umgriffs beim elektrostatischen Bespritzen, Bestäuben und Beflocken in die F i g. 1 mit aufgenommen. Mit der Bezugsziffer 17 ist dort letztlich ein Stützorgan für die Druckfeder 5 bezeichnet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Flexibles kapazitätsarmes Hochspannungskabel für elektrostatische Anlagen mit einem widerstandsbehafteten Innenleiter und einer diesen umgebenden spannungsfesten Isolation, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter zumindest über ein Teilstück hinweg aus einer großen Anzahl mit übereinstimmender Polung aneinandergereihter separater Gleichrichterelemente (4) besteht, die durch eine Federung (5) aneinanclergepreßt sind.

2. Hochspannungskabel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtcrele- : = mente {4) innerhalb der Isolation (1) einen seitlichen Bewegungsspielraum besitzen.

3. Hochspanuungskabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Gleichrichterkette (3) eine nadeiförmige Ioni- 2c sationselektrode (14) angebracht ist.