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Elektrostatisches Beschichtungsgerät
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrostatisches Beschichtungsgerät
mit einem das Beschichtungsmaterial einer Ausgabemündung zuführenden Zuführrohr
und einem eingebauten Hochspannungsgenerator mit einem Spannungsvervielfacher in
Form einer Kaskadenschaltung, die zu zwei längs des Zuführrohres im Abstand voneinander
verlaufenden Kondensatorsäulen zusammengefaßte Kondensatoren und am Zuführrohr zwischen
den Kondensatorsäulen angeordnete, an diese mit abwechselnd entgegengesetzter Durchlaßrichtung
angeschaltete Diodenbauelemente enthält.
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In der AT-PS 302 511 ist eine elektrostatische Pulverbeschichtungspistole
beschrieben, die einen eingebauten Hochspannungsgenerator mit einem Spannungsvervielfacher
in Form einer Kaskadenschaltung, einem dieser vorgeschalteten Transformator und
gegebenenfalls, sofern dieser nicht mit Wechselstrom betrieben ist, einer Oszillatorschaltung
aufweist, die über eine Rückkopplungswicklung des Transformators betrieben ist.
In der einen Ausführungsform weist die Beschichtungspistole im Inneren des Zuführrohres
entlang einer Schraubenlinie verteilt angeordnete Innenelektroden auf, die an unterschiedliche
Spannungsstufen der Kaskadenschaltung geschaltet sind, deren Kondensatoren und Diodenbauteile
in Anpassung an die Verteilung der Innenelektroden ebenfalls schraubenlinienförmig
rings des Zuführrohres verteilt angeordnet sind. In der anderen Ausführungsform
sind an der Ausgabedüse angeordnete Elektroden vorhanden,
die gemeinsam
an den Ausgang der Kaskadenschaltung angeschlossen sind, deren Kondensatoren zu
zwei längs des Zuführrohres an dessen Oberseite nebeneinander angeordneten Kondensatorsäulen
zusammengefaßt sind, zwischen denen zur Unterseite des Zuführrohres hin die an die
Kondensatorsäulen mit abwechselnd unterschiedlicher Durchlaßrichtung geschalteten
Diodenbauelemente gemeinsam angeordnet sind.
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Diese Kaskadenschaltung ist zwischen dem Zuführrohr und einem äußeren
Mantelrohr mit Gießharz vergossen.
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Bei einem anderen bekannten elektrostatischen Beschichtungsgerät (US-PS
3 731 145), das die eingangs erwähnten Merkmale aufweist und als hydraulisch zerstäubende
Hochdruck-Spritzpistole ausgebildet ist, sind die beiden Kondensatorsäulen der im
Pistolenschaft angeordneten Kaskadenschaltung einander diametral zum Zuführrohr
gegenüberliegend, und die Diodenbauelemente gemeinsam an der einen Seite des Zuführrohres
zwischen den Kondensatorsäulen angeordnet . Außerdem ist im Pistolenkörper ein mit
einer Oszillatorschaltung kombinierter Transformator angeordnet.
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Der Einbau des zur Hochspannungsversorgung der Elektroden erforderlichen
Hochspannungsgenerators in das Beschichtungsgerät selbst hat den Vorteil, daß das
in das Beschichtungsgerät eingeführte Stromkabel ein Niederspannungskabel sein kann,
welches hinsichtlich des Isolierungsbedarfes, des Gewichtes und der Handhabbarkeit
günstiger als ein Hochspannungskabel ist. Durch die Ausbildung des Hochspannungsgenerators
im Beschichtungsgerät selbst, z.B. in einer Beschichtungspistole, kann jedoch wegen
des Platzbedarfs seiner Bauteile und deren Gewichtes die Größe und Handlichkeit
des Beschichtungsgerätes beeinträchtigt sein.
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Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, bei einem elektrostatischen
Beschichtungsgerät der eingangs erwähnten Art eine möglichst kompakte Anordnung
der Bauteile des eingebauten Hochspannungsgenerators bei gleichwohl hoher Leistungsfähigkeit
und möglichst kurzer Gesamtbaulänge zu ermöglichen.
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Nach einem ersten Vorschlag gemäß der Erfindung umgibt der Spannungsvervielfacher
das Zuführrohr rohrförmig, indem seine Diodenbauelemente auf zwei einschließlich
ihrer Anschlußdrähte räumlich voneinander getrennte, jeweils die mit der gleichen
Durchlaßrichtung zwischen die Kondensatorsäulen geschalteten Diodenbauelemente enthaltende
Diodengruppen verteilt sind, zwischen denen am Umfang des Zuführrohres jeweils eine
der Kondensatorsäulen angeordnet ist.
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Die Anschlußstellen für die Anschlußdrähte der Diodenbauelemente an
den Kondensatorsäulen sind in üblicher Weise über deren Länge hin mit gleichmäßiger
Teilung verteilt angeordnet. Wenn man den Anschlußstellen jeder Säule entsprechend
ihrer Reihenfolge eine Ordnungszahl zuordnet, verlaufen die für die Durchlaßrichtung
von der ersten zur zweiten Kondensatorsäule zwischen dieselben eingeschalteten Diodenbauelemente
der ersten Diodengruppe zwischen den Anschlußstellen der Säulen mit der gleichen
Ordnungszahl, wohingegen die umgekehrt für die Durchlaßrichtung von der zweiten
zur ersten Kondensatorsäule zwischen dieselben eingeschalteten Diodenbauelemente
der zweiten Diodengruppe von jeweils einer Anschlußstelle der einen Säule zu der
Anschlußstelle der anderen Säule mit der jeweils nächstfolgenden Ordnungszahl verlaufen.
Innerhalb jeder Diodengruppe sind daher die Diodenbauelemente einschließlich ihrer
Anschlußdrähte
in der gleichen Ausrichtung angeordnet, wohingegen
die Diodenbauelemente unterschiedlicher Diodengruppen in einem Winkel zueinander
verlaufen können.
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Da gemäß der Erfindung die Diodenbauelemente der Kaskadenschaltung
auf zwei jeweils die mit der gleichen Durchlaßrichtung und Ausrichtung zwischen
die Kondensatorsäulen geschalteten Diodenbauelemente enthaltende Diodengruppen an
unterschiedlichen Seiten des Zuführrohres und beidseitig jeder Kondensatorsäule
aufgeteilt und durch diese voneinander räumlich getrennt angeordnet sind, ist es
nicht erforderlich, zwischen den Diodenbauelementen jeder Diodengruppe wie bei den
oben angegebenen bekannten Ausführungsformen jeweils einen entsprechenden Raum zur
Anordnung eines Diodenbauelementes der jeweils anderen Diodengruppe und daher eines
Diodenbauelementes anderer Ausrichtung freizuhalten. Dadurch können die Diodenbauelemente
jeder Diodengruppe einschließlich ihrer Anschlußdrähte in weitestgehend beliebigen,
untereinander gleichen Abständen voneinander angeordnet werden, so daß bei kurzen
Abständen zwischen den Anschlußstellen jeder Kondensatorsäule aufgrund kurzer Baulänge
ihrer Kondensatoren eine vergleichsweise kurze Gesamtbaulänge des Spannungsvervielfachers
bei gleichwohl übersichtlicher Anordnung und übersichtlichem Verlauf der Schaltungselemente
und ohne Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften möglich ist. Dies kommt
der Unterbringung des Spannungsvervielfachers in einem elektrischen Beschichtungsgerät
entgegen.
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Außerdem wird durch die Anordnung der Diodenbauelemente jeder Diodengruppe
mit untereinander gleicher Durchlaßrichtung und körperlicher Ausrichtung und Ordnung
ihre
Montage und das Herstellen ihrer Anschlußverbindungen mit den
Kondensatorsäulen wesentlich vereinfacht, weil sie dadurch gemeinsam in einem automatisierbaren
Arbeitsgang an die Kondensatorsäulen angeschlossen werden können. Hierzu können
die Diodenbauelemente jeder Diodengruppe auf einem Montageband oder vorzugsweise
einer Montageleiste aufgereiht vormontiert sein. Ein solches Montagebauteil kann
nach dem Herstellen der Anschlüsse beseitigt, oder - vorzugsweise - an seiner Stelle
belassen werden, so daß die Diodenbauelemente an ihm auch nach dem Einbau in das
Beschichtungsgerät weiterhin gehalten werden. Dies kann besonders, wenn der Spannungsvervielfacher
nach seiner Montage in einem Gießharz vergossen wird, vorteilhaft sein, um die Bandelemente
während des Vergießens und bis zum Aushärten des Gießharzes abzustützen.
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Die Kondensatorsäulen als solche können in an sich bekannter Weise
ausgebildet sein, wobei ihre Anschlußstellen jedoch bevorzugt nicht ein den Diodenbauelementen
beider Diodengruppen gemeinsames Anschlußende, sondern jeweils zwei an entgegengesetzten
Säulenseiten in Anpassung an die Aufteilung der Diodenbauelemente auf zwei beidseitig
jeder Kondensatorsäule angeordnete Diodengruppen angeordnete Anschlußenden aufweisen.
Vorzugsweise sind die Kondensatorsäulen gemäß dem DE-GM 79 24 048 ausgebildet, indem
ihre Kondensatoren in Form zylindrischer Keramik-Kondensatoren aneinandergestapelt
sind, zwischen denen jeweils ein beidseitig aus der Kondensatorsäule herausragender
Anschlußdraht mit seinem bandförmig gequetschten Mittelabschnitt eingelötet ist,
der insbesondere S-förmig gebogen verlaufen kann und als Distanzteil zwischen den
aufeinanderfolgenden Keramik-Kondensatoren wirkt. An das eine Ende der Anschlußdrähte
jeder Kondensatorsäule werden die Diodenbauelemente der einen Diodengruppe, und
an das andere Ende der Anschlußdrähte die der anderen Diodengruppe angeschlossen.
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Im übrigen ist der erfindungsgemäße Spannungsvervielfacher durch seine
geschlossene rohrförmige Ausbildung weitgehend formstabil, so daß er, anstatt ihn
unmittelbar am Zuführrohr zusammenzubauen, komplett vormontiert und erst nachträglich
über das Zuführrohr geschoben werden kann, das dann im Zusammenwirken mit den an
ihm anliegenden Kondensatorsäulen und gegebenenfalls den Montagebauteilen für die
Diodengruppen eine lage feste Abstützung für den Spannungsvervielfacher bildet.
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Wenngleich es möglich ist, auch bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsgerät
nur den Spannungsvervielfacher als Hochspannungsgenerator im Beschichtungsgerät
selbst anzuordnen und über ein Kabel mit einer externen Stromquelle zu verbinden,
wird es gegenwärtig vorgezogen, dem Spannungsvervielfacher einen ebenfalls in das
Beschichtungsgerät eingebauten Transformator vorzuschalten, durch welchen die Eingangsspannung
des Spannungsvervielfachers erhöht wird. Dies ist aus den oben erwähnten Druckschriften
an sich bekannt. In Weiterbildung der Erfindung jedoch ist die Sekundärwicklung
des Transformators als Kammerspule mit vorzugsweise ohne Wickelvorschrift und daher
ungeordneten Wickelwindungen ausgeführt. Durch das Überkreuzen der ungeordnet gewickelten
Drähte einerseits und das Verteilen der Wicklung auf mehrere Kammern andererseits
wird in an sich bekannter Weise die Eigenkapazität der Sekundärwicklung verringert.
Dies führt gemäß der Erfindung zur Anwendbarkeit einer höheren Betriebsfrequenz
für den Transformator und dadurch zu der Möglichkeit, die Kondensatoren des Spannungsvervielfachers
für eine kleinere Kapazität auszulegen und daher bei einer bestimmten Anzahl von
Kaskadenstufen mit einer geringeren Baugröße des Spannungsvervielfachers
auszukommen.
Dies wiederum dient der Verringerung des Gewichtes und der Verbesserung der Handhabbarkeit
eines mit eingebautem Hochspannungsgenerator versehenen elektrostatischen Beschichtungsgerätes.
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Wenngleich die bevorzugte Gestaltung der Sekundärwicklung des Transformators
als Kammerspule auch bei anders als gemäß der Erfindung ausgebildeten Spannungsvervielfachern
zur Verringerung von dessen Baugröße vorteilhaft ist und daher insoweit eine selbstständige
Bedeutung für elektrostatische Beschichtungsgeräte mit eingebautem, einen Spannungsvervielfacher
in Form einer Kaskadenschaltung und einen Transformator aufweisenden Hochspannungsgenerator
hat, wird die Kombination eines erfindungsgemäßen Transformators mit einem in erfindungsgemäßer
Weise rohrförmig gestalteten Spannungsvervielfacher vorgezogen, um eine möglichst
kleine Gesamtbaugröße und kleines Gesamtgewicht des Hochspannungsgenerators ohne
Beeinträchtigung von dessen Leistungsfähigkeit zu erreichen.
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Durch die auf die Verringerung der Baugröße und des Gewichtes eines
in ein elektrostatisches Beschichtungsgerät bei gleichwohl hoher Leistungsfähigkeit
eingebauten Hochspannungsgenerators gerichtete Erfindung wird es insbesondere möglich,
den Hochspannungsgenerator in einem kleinen und handlichen Vorsatzgerät unterzubringen,
das als selbstständige Baueinheit alle erforderlichen elektrischen Bauteile enthält
und mit einem die mechanischen Teile und die Anschluß leitungen für das Beschichtungsmaterial
und gegebenenfalls für Druckluft aufweisenden Pistolenkörper einer Beschichtungspistole
gekuppelt werden kann, die an sich nicht für den elektrostatischen
Beschichtungsbetrieb
vorgesehen ist und nach Abschrauben der Ausgabedüse und Ankuppeln des Vorsatzgerätes
wahlweise auf den elektrostatischen Beschichtungsbetrieb umgerüstet werden kann.
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In bevorzugter Lösung sind hierzu die Bauteile des Hochspannungsgenerators,
der aus einem Spannungsvervielfacher in Form einer Kaskadenschaltung, einem diesem
vorgeschalteten Transformator mit rohrförmigem Transformatorkern, der in an sich
bekannter Weise das Zuführrohr für das Beschichtungsmaterial umgibt, und einer ebenfalls
an sich bekannten Transistor-Oszillatorschaltung aufgebaut ist, die über eine mit
der Primärwicklung des Transformators zusammenwirkende Rückkopplungswicklung auf
dem Transformatorkern betrieben ist, in möglichst enger Aufeinanderfolge in dem
als Pistolenschaft ausgebildeten, am Ende des ihn konzentrisch durchlaufenden Zuführrohres
eine Ausgabedüse mit wenigstens einer Hochspannungselektrode aufweisenden Vorsatzgerät
hintereinander angeordnet und darin mitsamt von Schutzwiderstandselementen, die
zwischen den Ausgang des Spannungsvervielfachers und der Elektrode angeordnet sind,
mit Gießharz vergossen. Durch eine derartige Anordnung der Bauteile des Hochspannungsgenerators
in enger Aufeinanderfolge sind zwischen ihnen nur kurze Leitungen erforderlich,
so daß allenfalls nur geringe Störeinflüsse und Verluste auftreten. Das Gießharz
hat neben hinreichend guten elektrisch isolierenden Eigenschaften vorzugsweise eine
möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit zur Ableitung der im Hochspannungsgenerator erzeugten
Wärme. Wenn auch das Zuführrohr aus einem Isoliermaterial möglichst hoher Wärmeleitfähigkeit
besteht, trägt das durch das Zuführrohr hindurchströmende Beschichtungsmaterial
zur Wärmeableitung bei.
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Bevorzugt sind zusätzlich die Bauelemente der Oszillatorschaltung
auf einem mit in das Gießharz eingebetteten Wärmeableitbautcil angeordnet, das auch
als Befestigungswinkel zur Zentrierung des Transformators auf dem Zuführrohr herangezogen
sein kann und aus dem Gießharz bis zur Kupplung des Vorsatzgerätes mit dem Pistolenkörper
herausgeführt ist. Dieses metallische Wärmeableitbauteil kann auch als Masseanschluß
des Hochspannungsgenerators an den geerdeten Pistolenkörper dienen. Das Wärmeableitbauteil
trägt seinerseits dazu bei, die im Hochspannungsgenerator entstehende Wärme in den
vom Beschichtungsmaterial durchströmten und daher von diesem gekühlten Pistolenkörper
abzuführen. Dieser erfindungsgemäße Vorschlag eignet sich daher insbesondere für
mit flüssigem Beschichtungsmaterial arbeitende Spritzpistolen, insbesondere wenn
diese für die luftlose Hochdruckzerstäubung ("Airless"-Spritzpistolen) ausgelegt
sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind hierbei die Widerstandselemente,
die in üblicher Weise zur Strombegrenzung zwischen dem Spannungsvervielfacher und
der Hochspannungselektrode eingeschaltet sind, in Form einer um das Zuführrohr gewundenen
Kette von hintereinander geschalteten Einzelwiderständen im Raum zwischen dem Spannungsvervielfacher
und der Ausgabedüse des Vorsatzgerätes angeordnet. Hierdurch können die Widerstandselemente
für einen hinreichend hohen Gesamtwiderstand bei gleichwohl geringem Platzbedarf
ausgelegt sein.
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Das elektrostatische Beschichtungsgerät gemäß der Erfindung kann im
übrigen in an sich bekannter Weise als mit oder ohne Druckluft betriebenes Spritzgerät
für flüssige Beschichtungsmaterialien, als Sprühgerät für pulverförmige
Beschichtungsmaterialien
oder als Beflockungsgerät für das Bei locken eines Gegenstandes mit faserigen Beschichtungsmaterialien
ausgelegt sein. Es kann zum Beschichten und Lackieren von Oberflächen, aber auch
z.B.
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zum Besprühen von Pflanzen und Bäumen mit Insektiziden dienen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert,
die wenigstens schematisch aus der Zeichnung ersichtlich sind. In der Zeichnung
zeigt: Fig. 1 im Längsschnitt einen an den Körper einer Hochdruckspritzpistole ankuppelbaren,
als elektrostatisches Vorsatzgerät ausgebildeten Pistolenschaft mit darin angeordnetem
Hochspannungsgenerator aus einer Oszillatorschaltung, einem Transformator und einem
Spannungsvervielfacher, an dessen Ausgang über einen Schutzwiderstand die Hochspannungselektroden
angeschlossen sind, Fig. 2 das elektrische Schaltbild für die Zusammenschaltung
der elektrischen Bauelemente aus Fig. 1, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform
des Spannungsvervielfachers aus Fig. 1, Fig. 4 eine Hochdruck-Spritzpistole mit
an dessen Pistolenkörper angekuppeltem elektrostatischen Vorsatzgerät mit einem
entsprechend Fig. 1 eingebauten Hochspannungsgenerator und
Fig.
5 eine elektrostatische Hochdruck-Spritzpistole, in dessen Pistolenschaft ein entsprechend
Fig.
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1 aufgebauter Hochspannungsgenerator eingebaut ist.
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Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist zur Hochspannungsversorgung
der Hochspannungselektroden 20 einer elektrostatischen Beschichtungspistole in deren
Pistolenschaft 17 ein Hochspannungsgenerator eingebaut, dessen hintereinandergeschalteten
Bauteile aus einer Transistor-Oszillatorschaltung 21, einem Transformator 9 und
einem Spannungsvervielfacher 2 gebildet sind, die entsprechend Fig. 1 rings des
zur Ausgabedüse 18 führenden Zuführrohres 1 für das Beschichtungsmaterial hintereinander
angeordnet und an dem Zuführrohr 1 abgestützt sind.
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Der Spannungsvervielfacher 2 ist gemäß Fig. 2 als an sich bekannte
Kaskadenschaltung 3 aufgebaut, die aus zwei Reihen hintereinandergeschalteter Kondensatoren
5 und jeweils zwischen die Reihen mit abwechselnd entgegengesetzter Durchlaßrichtung
eingeschalteten Gleichrichter-Diodenbauelementen 6, 7 besteht.
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Die Durchlaßrichtung der Diodenbauelemente 6 verläuft von der ersten
zur zweiten Kondensatorreihe und die Durchlaßrichtung der Diodenbauelemente 7 läuft
entgegengesetzt von der zweiten zur ersten Kondensatorreihe. Die Diodenbauelemente
6, 7 sind jeweils paarweise an die Anschlußstellen der Kondensatorreihen angeschlossen,
wobei jedes Paar an der einen Kondensatorreihe an dieselbe Anschlußstelle, und an
der anderen Kondensatorreihe an beidseitig eines der Kondensatoren 5 derselben einander
benachbarte Anschluß stellen angeschlossen sind. Die Kondensatoren 5 jeder Kondensatorreihe
sind entsprechend Fig. 1 als zylindrische Bauelemente ausgebildet, die zu selbsttragenden
Kondensatorsäulen
4 unter Zwischenschaltung jeweils einer Anschlußstelle
für die Diodenbauelemente 6, 7 aneinandergestapelt sind. Die Kondensatorsäulen 4
verlaufen jeweils längs des Zuführrohres 1 und liegen einander diamteral desselben
gegenüber. Die Diodenbauelemente 6 und 7 sind auf zwei Diodengruppen aufgeteilt,
von denen die eine Diodengruppe die Diodenbauelemente 6 der einen Durchlaßrichtung,
und die andere Diodengruppe die Diodenbauelemente 7 der anderen Durchlaßrichtung
aufweist. Jeweils am Zuführrohr 1 zwischen den beiden Kondensatorsäulen 4 ist die
eine Diodengruppe an der einen Seite des Zuführrohres 1, und die andere Diodengruppe
an der anderen Seite desselben angeordnet, so daß die Diodengruppen einander ebenfalls
diametral zum Zuführrohr 1, jedoch jeweils um 900 gegen die Kondensatorsäulen 4
versetzt gegenüberliegen. Die Anschlußstellen der Kondensatorsäulen 4 weisen jeweils
zwei an entgegengesetzten Seiten derselben angeordnete Anschlußenden auf, mit denen
die Anschlußdrähte 30 der jeweils benachbarten Diodengruppe verlötet sind. Die Diodengruppen
und die Kondensatorsäulen bilden daher gemeinsam eine rohrförmige Baugruppe in sich
geschlossenen Umfangs, die daher verhältnismäßig formsteif ausgebildet ist, das
Zuführrohr 1 konzentrisch umgibt und an jeder Seite der Kondensatorsäulen 4 nur
nach Durchlaßrichtung und Ausrichtung geordnete Diodenbauelemente 6 oder 7 enthält.
Dadurch ist der Spannungsvervielfacher 2 kompakt und gleichwohl übersichtlich aufgebaut,
so daß er verlust- und störungsarm arbeitet und bei hoher Leistungsfähigkeit in
kleiner Baugröße hergestellt werden kann, was seinem Einbau in ein elektrostatisches
Beschichtungsgerät entgegenkommt.
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Durch die gleiche Ordnung der Diodenbauelemente 6, 7 innerhalb jeder
Diodengruppe können diese als vorgefertigte Untergruppen, in denen ihre Diodenbauelemente
6, 7 auf einem band- oder leistenförmigen Montagebauteil 8 entsprechend Fig. 3 aufgereiht
sind, als solche jeweils mit allen ihren Diodenbauelementen gemeinsam an die Kondensatorsäulen
angeschlossen werden. Hierbei kann das Montagebauteil 8 wie gemäß Fig. 3 zur zusätzlichen
Abstützung der Diodenbauelemente an seinem Ort belassen oder nach der Montage entfernt
werden.
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Der entsprechend Fig. 2 an den Eingang des Spannungsvervielfachers
2 angeschaltete Transformator 9 ist gemäß Fig. 1 ebenfalls rohrförmig ausgebildet
und umgibt das Zuführrohr 1 angrenzend an das der Ausgabedüse 18 abgewendeten Eingangsende
des Vervielfachers 2. Der Transformator 9 weist entsprechend einen rohrförmigen
Ferrit-Kern 22 auf,-auf dem über den größten Teil seiner Länge hin die Primärwicklung
12 mit gleichmäßigem Windungsabstand aufgewickelt ist, so daß mit möglichst wenigen
Windungen eine möglichst gleichmäßige Magnetisierung des Transformatorkerns 2 erreicht
wird, und auf welchem neben der Primärwicklung 10 die Rückkopplungswicklung 12 für
den Betrieb der Oszillatorschaltung 21 aus Fig. 2 aufgewickelt ist. Die Sekundärwicklung
11 des Transformators 9 ist in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise als Kammerspule
13 ausgebildet, die einen die Primärwicklung 10 und die Rückkopplungswicklung 12
rohrförmig umgebenden Spulenkörper 15 enthält, in dessen Außenumfang mehrere ringförmige,
nebeneinander angeordnete Kammern 14 ausgebildet sind, in denen die Drahtwindungen
der Sekundärwicklung ungeordnet aufgenommen sind. Dadurch ist die Eigenkapazität
des Transformators möglichst klein, so daß er mit höherer
Frequenz
betrieben werden kann und daher die Kondensatoren 5 des Spannungsvervielfachers
2 eine entsprechend kleinere Kapazität und daher kleinere Baugröße bei ebenfalls
entsprechend kleinerem Gewicht aufweisen können.
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Auf der dem Spannungsvervielfacher 2 abgewendeten Seite des Transformators
9 ist auf einem Befestigungswinkel 24, der gleichzeitig zur Zentrierung des Transformators
9 auf dem Zuführrohr 1 dient, die Oszillatorschaltung 21 mit ihren in Fig. 1 nicht
gezeigten Bauelementen angeordnet Die Oszillatorschaltung 21 bildet einen Leistungsoszillator,
bei dem entsprechend Fig. 2 in einen Schwingkreis aus der Primärwicklung 10 des
Transformators 9 und einem dazu parallel geschalteten Elektrolytkondensator 40,
der über den positiven und den negativen Anschluß einer externen Gleichstromquelle
31 geschaltet ist, ein Transistor 41 mit seinem Kollektor-Emitter-Zweig eingeschaltet
ist. Die Basis des Transistors 41 ist an das eine Ende der Rückkopplungswicklung
12 angeschlossen, deren anderes Ende über eine Parallelschaltung 42 aus einem Widerstand
und einem Kondensator an den positiven Anschluß der Stromquelle 31 geschaltet ist,
an deren negativem Anschluß der Emitter des Transistors 41 und das eine Ende der
Sekundärwicklung 11 des Trans£ormators 9, welches über eine Parallelschaltung 43
aus einem Widerstand und einem Kondensator an den einen Eingang des Spannungsvervielfachers
2 und eine herausgeführte Referenzleitung 44 geschaltet ist, und einem in Fig. 2
schematisch dargestellten Berührungsschutz 38 am Beschichtungsgerät zur Erdung desselben
liegen.
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Der zwischen den Hochspannungsausgang des Spannungsvervielfachers
2 und die beiden an der Ausgabedüse 18 angeordneten
Hochspannungselektroden
20 geschaltete Schutzwiderstand weist die Form einer aus mehreren hintereinandergeschalteten
Widerstandsbauelementen 19 bestehenden Widerstandskette 28 auf, die zwischen dem
Ausgangsende des Spannungsvervielfachers 2 und der Ausgabedüse 18 schraubenlinienförmig
um das Zuführrohr 1 gewickelt angeordnet ist. Die Widerstandskette 28, der Spannungsvervielfacher
2, der Transformator und die Oszillatorschaltung 21 sind im Raum zwischen dem Zuführrohr
1 und einem dieses umgebenden Mantelrohr 25 mit Gießharz 26 vergossen, das neben
seinen hinreichend guten elektrischen Isoliereigenschaften eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit
zur Ableitung der beim Betrieb des Hochspannungsgenerators erzeugten Wärme aufweist.
Der Befestigungswinkel 24, auf welchem außer den Bauteilen der Oszillatorschaltung
21 auch die Bauteile der Parallelschaltung 43 aus Fig. 2 angeordnet sind, besteht
aus einem Metall guter Wärmeleitfähigkeit und sitzt mit wärmeleitender Verbindung
auf einem Metallrohr 23, das an dem der Ausgabedüse 18 abgewendeten Ende des aus
elektrisch isolierendem Material bestehenden Zuführrohres 1 festgelegt ist und in
ebenfalls wärmeleitender Verbindung mit einer an seinem Ende angebrachten metallischen
Schraubkupplung 27 verbunden ist, mit welcher der den Hochspannungsgenerator enthaltende
Pistolenschaft 17 mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Pistolenkörper gekuppelt
wird. Durch den Befestigungswinkel 24 und das Metallrohr 23 sowie die Kupplung 27
ist somit ein Wärmeableitbauteil gebildet, das der Ableitung der im Hochspannungsgenerator
erzeugten Wärme an den von der Beschichtungsflüssigkeit durchströmten und daher
gekühlten Pistolenkörper dient.
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In die zum positiven Anschluß der externen Gleichstromquelle 31 führenden
Leitung ist ein Tastschalter 32 eingeschaltet, der in einem zwischen die Kupplung
27 und dem Ende des Mantelrohres 25 angesetzten, in Fig. 1 nicht gezeigten, jedoch
aus Fig. 4 ersichtlichen Schaltergehäuse untergebracht sein kann, aus dem gemäß
Fig. 4 das zur externen Gleichstromquelle führende Stromkabel 35 mit der aus Fig.
2 ersichtlichen Referenzleitung 44 herausgeführt ist. Das Schaltergehäuse 29 kann
als kastenförmiges Stützgehäuse ausgebildet sein, an dem entsprechend Fig. 4 ein
geerdeter Zweitgriff 36 angeschraubt sein kann. Das aus Fig. 1 ersichtliche Gerät
bildet somit ein elektrostatisches Vorsatzgerät, welches aufgrund der speziellen
Konstruktion des in ihn eingebauten Hochspannungsgenerators vergleichsweise leicht
und handlich als Pistolenschaft 17 einer Hochdruckspritzpistole mit einem an sich
nicht zur elektrostatischen Beschichtung ausgelegten Pistolenkörper 16 entsprechend
Fig. 4 gekuppelt werden kann. In den Griffteil des Pistolenkörpers 16 ist der Hochdruckschlauch
37 zur Zuführung der Beschichtungsflüssigkeit eingeführt, der in einen den Pistolenkörper
16 durchlaufenden Kanal mündet, in den ein Ventil eingeschaltet ist, das über den
am Pistolenkörper 16 angebrachten Abzugshebel 34 betätigt wird.
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Der in dem Schaltergehäuse 29 des Vorsatzgerätes mit seinem Betätigungsglied
an der dem Pistolenkörper 16 abgewendeten Vorderseite des Schaltergehäuses 29 angeordnete
Tastschalter 32 zum Ein- und Ausschalten des im Pistolenschaft 17 untergebrachten
Hochspannungsgenerators ist mit dem Abzugshebel 34 des Pistolenkörpers 16 über einen
eine einstellbare Feder enthaltenden Kupplungsbügel 33 gekuppelt, der in ein Loch
des Abzugshebels 34 eingehängt ist. Die Feder im Kupplungsbügel 33 ist derart eingestellt,
daß bei Betätigung des Abzugshebels
34 zuerst das Ventil für das
Beschichtungsmaterial und mit gewissem Zeitverzug danach der Tastschalter 32 des
Hochspannungserzeugers betätigt werden.
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Die Ausführungsform aus Fig. 5 ist ebenfalls eine für luftlose hydraulische
Zerstäubung ausgelegte Spritzpistole, die einen entsprechend Fig. 1 aufgebauten
Hochspannungsgenerator im Pistolenschaft 17 aufweist, der gemäß Fig. 5 jedoch fest
an den Pistolenkörper 16 angebaut ist. In dessen Griffteil ist außer dem Höchstdruckschlauch
37 zur Zuführung der Beschichtungsflüssigkeit das Stromkabel 35 zur Stromversorgung
des Hochspannungsgenerators eingeführt. Das Betätigungsglied 39 des aus Fig. 2 ersichtlichen
Schalters 32 ragt aus der Vorderseite des Griffteils der Spritzpistole vor und wird
unmittelbar von deren Abzugshebel 34 betätigt.
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In einer gegenwärtig bevorzugten konkreten Ausführungsform ist die
externe Gleichstromquelle 31 in Form eines Netzgerätes oder einer Batterie auf eine
Spannung von 12 V, der Oszillator auf eine Frequenz von 20 kHz mit einer abgegebenen
Spannung von 10 kVss ausgelegt, während der Spannungsvervielfacher zwölfstufig aufgebaut
ist und eine negative Hochspannung von 90 kV mit einer Ausgangsleistung von 3,6
W abgibt. Der zwischen den Ausgang des Spannungsvervielfachers und den Hochspannungselektroden
20 geschaltete Schutzwiderstand hat einen Gesamtwiderstand von etwa 100 M Ohm, so
daß sich eine Strombegrenzung von 1 mA ergibt.
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Die zur Verbesserung der Ableitung der im Hochspannungsgenerator erzeugten
Wärme möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit des Gießharzes und/oder des Zuführrohres
kann insbesondere durch Einlagerung eines Füllstoffes mit hoher
Wärmeleitfähigkeit,
wie Quarzmehl, Kaolin oder Glimmer, erreicht werden.
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