DE3004686A1

DE3004686A1 - Schaltungsanordnung zum erzeugen elektrostatischer hochspannung aus netzwechselspannung fuer handspritzpistolen

Info

Publication number: DE3004686A1
Application number: DE19803004686
Authority: DE
Inventors: Michael Ganslmeier; Horst 8000 München Wünschmann
Original assignee: KOPPERSCHMIDT SPRITZTECH
Current assignee: KOPPERSCHMIDT SPRITZTECH
Priority date: 1980-02-08
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1981-08-13
Also published as: BR8100742A; MX151313A; FR2475819A1; FR2475819B1

Description

Spritztechnik Kopperschmidt GmbH & Co. KG Gütersloher Str. 259

4800 Bielefeld Anwaltsakte M-5147

18. Januar 19 8o

Schaltungsanordnung zum Erzeugen elektrostatischer Hochspannung aus Netzwechselspannung für Handsprit zpistolen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen elektrostatischer Hochspannung aus Netzwechselspannung für Handspritzpistolen mit einem Netzgerät, in dem ein über eine Gleichrichterschaltung versorgter Oszillator mit einem ausgangsseitigen HF-Ubertrager angeordnet ist, und mit einer an der Spritzpistole angeordneten Spannungsvervielfacherschaltung, die über eine Leitung mit dem HF-Ubertrager im Netzgerät verbunden ist.

Beim Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, liefert der Oszillator an seinem Ausgang eine Kleinspannung in der Größenordnung von unter 60 Volt, die in dem an den Oszillator angeschlossenen HF-Ubertrager auf etwa 6 000 Volt hochtransformiert wird. Für diese Hochspannung ist das Verbindungskabel zur Handspritzpistole ausgelegt. Mit dieser Hochspannung wird die an der Handspritzpistole angebrachte Spannungsvervielfacherschaltung direkt gespeist. Durch die an der Hochspannungselek-

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trode anstehende Spannung von bis zu 90 kV wird der Farbstrom elektrisch aufgeladen und vom geerdeten, elektrostatisch zu lackierenden Gegenstand, den elektrischen Feldlinien folgend, angezogen. Unmittelbar vor der Hochspannungselektrode befinden sich Widerstände zur Strombegrenzung, zum Schutz gegen elektrische Schläge bei unbeabsichtigter Berührung der Hochspannungselektrode und zur Verminderung der Zündgefahr.

zum Schutz des Benutzers sowie Zu den Sicherheitsvorkehrungen/gegen ein Zünden oder Entflammen der Farbe gehört auch die Vorschrift, die Schaltungsanordnung galvanisch vom örtlichen Netz zu trennen, um im Kurzschlußfall, beispielsweise bei Funkenbildung an der Hochspannungselektrode, eine zu hohe Energiezufuhr zu vermeiden, die zu einem Zünden des verhältnismäßig leicht entflammbaren Farbstroms führen kann. Die galvanische Trennung erfolgt in bekannter Weise durch einen Transformator, der ausgangsseitig eine Kleinspannung an den dem Oszillator vorgeschalteten Gleichrichter abgibt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Bauaufwand einer solchen Schaltungsanordnung zu verkleinern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, daß der HF-Ubertrager des an die gleichgerichtete Netzwechselspannung ohne Zwischenschaltung eines Transformators angeschlossenen Oszillators als NetztrennÜbertrager ausgebildet ist.

Durch den unmittelbaren Anschluß des Oszillators an die Netzwechsel spannung über die Gleichrichterschaltung ohne Trans-

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formator verringert sich der Bauaufwand wie auch die Abmessungen des Netzgerätes erheblich. Die galvanische Trennung gegenüber der Netzspannung erfolgt erfindungsgemäß in dem HF-Übertrager,beidem es ohne Schwierigkeiten möglich ist, die in den Sicherheitsbestimmungen geforderten Isolationsabstände einzuhalten.

In Weiterbildung der Erfindung ist der ausgangsseitig mit der zur Spritzpistole führenden Leitung verbundene HF-Ubertrager zur Abgabe einer Kleinspannung ausgelegt. Vorzugsweise liegt die Sekundärspannung des HF-Übertragers in der Größenordnung von etwa 10 Volt. Damit ist es möglich, anstelle des bisher erforderlichen Hochspannungskabels ein einfaches Koaxialkabel zu

für
verwenden, wie es/Niederfrequenzübertragungen in Frage kommt.

Da auf der Leitung nur eine geringe Spannung ansteht, brauchen hier überhaupt keine Sicherheitsvorkehrungen getroffen zu werden. Außerdem ist der Anschluß der Leitung an die Sekundärwicklung des HF-Übertragers sehr einfach.

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist der Oszillator für eine Frequenz von mindestens 50 kHz,vorzugsweise im Bereich von 100 kHz ausgelegt. Diese Maßnahme führt zu einer Verringerung der Baugröße der in der Schaltung verwendeten Bauelemente, so daß mit Rücksicht darauf, daß der übliche Netztransformator entfällt, das gesamte Netzgerät als Netzsteckdosengerät ausgebildet werden kann. Infolge der hohen Oszillatorfrequenz läßt sich insbesondere der zwischen dem Oszillator und dem HF-Ubertrager liegende Kopplungskondensator verkleinern und verringern

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sich die elektrischen Verluste auf der Leitung zwischen dem Netzgerät und der Spritzpistole, die eine beträchtliche Länge annehmen kann, weil das Netzgerät aus Sicherheitsgründen außerhalb des explosionsgefährdeten Raumes aufgestellt und betrieben werden muß.

Ferner ist am Ende der Leitung ein weiterer übertrager für eine Sekundärspannung von in der Größenordnung zwischen 4 bis 6 kV angeschlossen. Bei der hohen Oszillatorfrequenz läßt sich dieser Übertrager, der die geringe Leitungsspannung auf die zur Ansteuerung der Spannungsvervielfacherschaltung erforderliche Hochspannung nötig ist, verhältnismäßig klein bauen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Ein Gleichrichter 10 ist über einen Anschluß 11 an den einen Pol eines örtlichen Wechselspannungsnetzes angeschlossen. Zur Glättung der von der Diode abgegebenen Halbwellenspannunq dient ein Kondensator 12, dessen anderer Pol mit dem ebenfalls mit der Netzwechselspannung verbundenen Anschluß 13 verbunden ist. Ein parallel zum Kondensator 12 liegender Widerstand 14 dient als Entladewiderstand, um zu vermeiden, daß sich der Kondensator bei einer Überbrückung der Anschlüsse 11 und 13 entlädt und den Benutzer gefährdet.

Die Transistoren 16 und 18 des Oszillators 15 sind in der dargestellten Weise unmittelbar an die Leitungen 11 und 13 angeschlossen und müssen daher eine entsprechende Spannungsfestig-

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keit von mindestens 220 V aufweisen. Die Oszillatorschaltung 15 besteht ferner aus den Basiswiderständen 19 und 20 für die Transistoren 16 und 18 sowie aus den Bypaß-Widerständen 21,22 und ausqangsseitig aus dem Kopplungskondensator 23 und der Primärwicklung 24 des HF-Übertragers 25, dessen Sekundärwicklung 26 mit einem Niederfrequenz-Koaxialkabel 27 verbunden ist, dessen Schutzleiter 28 bei 29 geerdet ist.

Zum Starten des Oszillators 15 ist ein RC-Glied 30 vorgesehen. Wird der Starttaster 31 betätigt, so fließt in der Wicklung 32 des Steuerübertragers 33 und damit in dessen Sekundärwicklungen 34, 35 ein Strom, der einen der beiden Transistoren 16 und 18 aufsteuert, so daß die Netzwechselspannung an der Primärwicklung 24 des HF-Übertragers 25 anliegt. Dieser erzeugt einen Stromfluß in der Hilfswicklung 36, so daß nun der Oszillator über die Rückkopplungswicklung 37 des Steuerübertragers 33 angesteuert wird. Der Übertrager 33 wird im Sättigungszustand betrieben, um die Transistoren mit Rechteckwellen anzusteuern. Bei dem Oszillator handelt es sich um einen sog. Gegentaktdurchflußwandler. Die galvanische Trennung gegenüber der Netzspannung erfolgt im HF-Übertrager 25, wobei zwischen der Primärwicklung 24 und der Sekundärwicklung 26 die geforderten Sicherheitsabstände für Überschlags- und Kriechstromfestigkeit vorgesehen sind. Die Schwingungsfrequenz des Oszillators beträgt etwa 100 kHz, wobei die Auslegung der Schaltung nicht kritisch ist, weil sich die gewünschte Frequenz mittels der ohnehin vorhandenen und durch die Leitungen und den übertrager vorgegebenen Kapazitäten und Induktivitäten leicht herstellen

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läßt. Der HF-Ubertrager ist so ausgelegt, daß man bei einer primärseitigen Scheitelspannung von 310 V_g, wie sie bei
einer Netzwechselspannung von 220 V vorgegeben ist, ausgangsseitig eine Scheitelspannung von etwa 10 V„ erhält. In der
nicht dargestellten Spritzpistole ist die Hochspannungskaskade 40 angeordnet, die in bekannter Weise als Villard-Greinacher-Schaltung mit Dioden und Kondensatoren aufgebaut ist. An die Vervielfacherschaltung ist die Hochspannungselektrode 41, an der eine Spitzenspannung von etwa 9 0 kV auftritt, über einen oder mehrere Schutzwiderstände 42 angeschlossen, die zur
Strombegrenzung dienen. Die Spannungsvervielfacherschaltung wird mit einer Spannung von zwischen 4 und 6 kV angesteuert. Hierzu ist ein ebenfalls an das Ende der Leitung 27 angeschlossener übertrager 43 vorgesehen.

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Claims

Dipl. ma· "· · .. Dipl. Phys. W. Schmitz Dipl. ΙΠ9- ε· Qr"lf!t Dipl. mg. W.Wehnert Dipl. Phys. W. Carstens Dr.-Ing. W. Döring Mozartstraßs 23 8000 München 2 Spritztechnik Kopperschmidt GmbH & Co. KG Gütersloher Str. 259 Bielefeld " Anwaltsakte M-5147 18. Januar 198o Schaltungsanordnung zum Erzeugen elektrostatischer Hochspannung aus Netzwechselspannung für Handspritzpistolen Patentansprüche

1. ,Schaltungsanordnung zum Erzeugen elektrostatischer Hochspannung aus Netzwechseispannung für Handspritzpistolen mit einem Netzgerät, in dem ein über eine Gleichrichterschaltung versorgter Oszillator mit einem ausgangsseitigen HF-Übertrager angeordnet ist, und mit einer an der Spritzpistole angeordneten Spannungsvervielfacherschaltung, die über eine Leitung mit dem HF-Übertrager im Netzgerät verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Übertrager (25) des an die gleichgerichtete Netzwechselspannung ohne Zwischenschaltung eines Transformators angeschlossenen Oszillators (15) als Netztrennübertrager ausgebildet ist.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgangsseitig mit der zur Spritzpistole führenden Leitung (27) verbundene HF-Übertrager (25) zur Abgabe einer Kleinspannung ausgelegt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspannung des HF-Übertragers (25) in der Größenordnung von 10 V liegt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Leitung (27) ein übertrager (4 3) für eine Sekundärspannung von in der Größenordnung zwischen etwa 4-6 kV angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (15) für eine Frequenz von in der Größenordnung 100 kH ausgelegt ist.

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