DE3207402C2

DE3207402C2 - Verfahren zur Überwachung einer Pulverbeschichtungsanlage gegen Explosionsgefahr

Info

Publication number: DE3207402C2
Application number: DE19823207402
Authority: DE
Inventors: Walter Dr. 7000 Stuttgart Holl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1985-04-25
Also published as: GB2116386B; DE3207402A1; FR2522539B1; GB2116386A; JPS58159859A; GB8303365D0; CH658804A5; FR2522539A1

Abstract

Es wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Überwachung einer Hochspannungs-Pulverbeschichtungsanlage gegen Explosionsgefahr durch Überschläge aufgrund elektrischer Aufladung der zu beschichtenden Teile. Durch die Pulverbeschichtung kann eine Isolation zwischen dem zu beschichtenden Teil (18) und seiner Haltevorrichtung (19) auftreten, so daß der Kontakt des zu beschichtenden Teils (18) zu Massepotential (22) nicht mehr gewährleistet ist. Aufgrund der vorhandenen Kapazität könnte sich beim Anlegen der hohen Gleichspannung zur Pulverbeschichtung ein Überschlag mit Lichtbogen zwischen dem zu beschichtenden Teil (18) und seiner Halterung (19) oder anderen Anlageteilen auf Massepotential ausbilden, welcher ausreichend Energie zum Zünden der Pulverwolke (17) besäße. Diese Explosionsgefahr wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß die Entstehung eines Lichtbogens mit unzulässig hoher Energie zwischen den zu beschichtenden Teilen (18) und ihren Haltevorrichtungen (19) durch Anlegen einer Prüfhochspannung zwischen dem zu beschichtenden Teil (18) und Masse (25) unterbunden wird. Gegebenenfalls vorhandene Isolierungen werden hierbei durch einen elektrischen Durchschlag mit geringer Energie durchbrochen. Wenn die angelegte Spannung nicht zum Freibrennen der Isolation ausreicht, unterschreitet der Prüfstrom einen vorgegebenen Mindestwert (28), was zum Abschalten (32) der Anlage führt.

Description

wie die an der verwendeten Sprühpistole anliegende Hochspannungs-Gleichspannung. Durch die Verwendung von Gleichspannungen in beiden Fällen und insbesondere auch durch die Verwendung gleicher Polung ist sichergestellt, daß der in der Pulverbeschichtungsanlage auftretende Lichtbogen keine höhere Energie freisetzen kann als ein gegebenenfalls auftretender Lichtbogen in der Prüfphase. Hierbei wird zweckmäßigerweise sowohl für die Pulverbeschichtung als auch für die Prüfung eine negative Gleichspannung verwendet, weil diese isolationsmäßig aufgrund physikalisch bekannter Vorgänge leichter zu beherrschen ist als eine positive Gleichspannung, bei der größere Isolationsabstände eingehalten werden müssen. Bei. den üblicherweise auftretenden Kapazitäten zwischen dem isoliert aufgehängten, zu beschichtenden Teil und der Haltevorrichtung haben sich Prüf-GIeichspannungen zwischen 1 und 5 kV bewährt, obwohl höhere Prüfspannungen zulässig sind, ohne daß die kritische Zündenergie für da» Pulver-Luftgemisch erreicht würde.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist mit 10 eine Beschichtungskammer bezeichnet, worin mit seiner Sprühpistole 11 eine Pulverbeschichtung durchgeführt wird. Mit 12 ist der Pulvereintritt der Sprühpistole 11 und mit 13 deren Lufteintritt bezeichnet Im Inneren der Sprühpistole 11 ist eine Hochspannungselektrode 14 angeordnet, welcher von einer Gleichspannungsquelle 15 eine negative Gleichspannung von ca. 80 bis 100 kV zugeführt wird. Eine Wolke aus Beschichtungspulver und Luft verläßt am Pulveraustritt 16 die Sprühpistole 11, wobei die Pulverteilchen aufgrund der anliegenden hohen negativen Gleichspannung negativ aufgeladen sind. Die Pulverpartikel sind mit 17 bezeichnet.

Die in der Kammer 10 zu beschichtenden Teile sind mit der Bezugsziffer 18 versehen und ebenso wie die restlichen Teile der Anlage schematisch dargestellt Hierbei kann es sich um kleinere Teile wie Schcinwerferreflektoren oder um große Teile wie beispielsweise die Gehäuse von Kühlschränken oder ähnlichen Haushaltsgeräten handeln. Die zu beschichtenden Teile IS hängen an Haltevorrichtungen 19, welche wiederum an einer Transportkette 20 befestigt sind, die sich in Richtung der eingezeichneten Pfeile fortbewegt. Sowohl die zu beschichtenden Teile 18 wie auch die Haltevorrichtungen 19 und die Transportkette 20 bestehen aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere aus Metall. Über einen Schleifkontakt 21 wird der Stromkreis zu einem Masseanschluß 22 geschlossen.

Über einen weiteren Schleifkontakt 23 wird den zu beschichtenden Teilen 18 vor dem Eintritt in die Beschichtungskammer 10 eine ebenfalls negative Prüf-Hochspannung zugeführt, welche in einer Höhe von bis zu 20 kV, vorzugsweise jedoch in einer Höhe unter 5 kV /wischen dem Schleifkontakt 23 und einem Masseanschluß 25 anliegt. Die Prüf-Hochspannung 24 wird in einem Prüfgerät 26 erzeugt, welches einen vorgegebenen Innenwiderstand 27 zur Strombegrenzung, ein Strommeßglied 28 und «ine Gleichspannungsquelle 29 enthält. Der Ausgang des Prüfgerätes 26 ist über Verbindungsleitungen 30 und 31 mit einem Schaltgerät 32 verbunden, welches zur Stillsetzung der Beschichtungsanlage dient

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgenderma-Ben:

Bevor die zu beschichtenden Teile 18 in die Beschichtungskammer 10 eintreten wird ihnen eine negative Prüf-Hochspannung von z. B. 1,5 kV über den Schleifkontakt 23 zugeführt Unter Zugrundelegung eines aus

ίο Sicherheitsgründen maximal zulässigen Stromflusses von 10 mA errechnet sich hieraus ein Obergangswiderstand von 150 kOhm, welcher weit unter dem maximal zulässigen Obergangswiderstand von 1 MOhm liegt; als unterer Grenzwert für den mit dem Strommeßglied 28 erfaßbaren Prüfstrom werden beim Ausführungsbeispiel 5 mA festgelegt was einem Gesamtwiderstand von 300 kOhm entspricht Beim Unterschreiten dieses Prüfstromes wird eine unzulässige Isolation zwischen dem zu beschichtenden Teil 18 unS der Hsiteverrichtung 19, bzw. der Transportkette 20 signalisiert, woraufhin das Schaltgerät 32 die Beschichtungsanlage stillsetzt Im Fall eines zu niedrigen Prüfstromes und damit eines zu hohen Obergangswiderstandes zwischen dem zu beschichtenden Teil 18 und seiner metallischen HaI-terung würde beim späteren Anliegen der Beschichtungs-Gleichspannung von z.B. 100kV aufgrund der Kapazität des zu beschichtenden Teils vor dem Zünden des Lichtbogens eine zu hohe Energie gespeichert, welche oberhalb der Zündenergie des versprühten Beschichtungspulvers liegen könnte. Die beim Auftreten einer Isolierschicht gemessenen Kapazitäten zwischen den zu beschichtenden Teilen 18 und der Haltevorrichtung 19 liegen im Bereich von ca. 20 bis 8OpF. Aus dieser Kapazität C und der anliegenden Spannung U errechnet sich die im Lichtbogen freigesetzte Energie nach V₂ CU². Die angegebene Kapazität gilt für die verschiedenen Teile, welche üblicherweise nach dem Hochspannungs-Pulverbeschichtungsverfahren lackiert werdej. Dieses Verfahren arbeitet in bekannter Weise so, daß die geladenen Pulverteilchen an dem metallischen Teil 18 haften und in einem anschließenden Prozeß bei Temperaturen von 120⁰C bis 180⁰C zur Lackschicht geschmolzen und ausgehärtet werden.

Unter Zugrundelegung einer maximal zulässigen

Lichtbogenenergie von 5 mWs errechnet sich bei einer Kapazität der Werkstücke von 20 bis 80 pF je nach Werkstückgröße eine maximal zulässige Prüfspannung 24 von 10 bis 20 kV. Um zusätzliche Sicherheit zu gewinnen, wird die Prüfspannung jedoch auf einen Wert von 1 bis 5 kV, vorzugsweise auf einen Wert von 1,5 kV his 2 kV begrenzt. Bereits bei dieser Prüfspannung werden vorhandene dünne Isolierschichten zwischen den Teilen 18 und der Haltevorrichtung 19 und gegebenenfalls auch zwischen der Haltevorrichtung 19 und der Transportkette 20 weggebrannt, so daß die Anlage trotz der ursprünglich vorhandenen Isolationsschicht nicht gestoppt zu werden braucht In der eigentlichen Beschichtungskammer 10 können beim Anliegen einer ebenfalls negativen Hochspannung keine höheren

eo Lichtbogenenergien auftreten, so daß die Zündung des Pulver-Luft-Gemisches und hiermit die Explosionsgefahr ausgeschlossen ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unempfindlich gegen Verschmutzung und garantiert, daß die Aufladung der zu beschichtenden Teile 18 in der Beschichtungskammer 10 unter dem vorgegebenen Wert bleibt, obwohl sich bei einer reinen Gleichspannungs-Widerstandsmessung eine unzulässig hohe Isolation ergeben würde, welche bei den bekannten

Prüfverfahren zur Stillsetzung der Anlage führen würde.

Im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist sowohl für den Beschichtungsvorgang wie auch für den Prüfvorgang eine negative Gleichspannung verwendet worden. Die Verwendung gleichsinniger Gleichspannungen stellt sicher, daß beim nachfolgenden Auftreten einer Gleichspannung in gleicher Höhe der Kontakt zur Masse 22 sichergestellt ist, so daß sich kein Lichtbogen mit höherer als der vorgegebenen Energie ausbilden kann. Unter Berücksichtigung der andersartigen Isolationsverhältnisse könnte jedoch anstelle der verwendeten negativen Prüfspannung 24 auch eine positive Prüfspannung benutzt werden. Ferner ist es auch möglich eine Wechselspannung als Prüfspannung 24 einzusetzen, wobei jedoch aus Sicherheitsgründen der fließende Strom durch den Innenwiderstand 27 auf einen Wert unter 4 mA begrenzt werden muß. Dies würde bei einer Prüfspannung von wiederum 1,5 kV einem Innenwiderstand von 375 kOhm entsprechen und einem Übergangswiderstand von maximal 375 kOhm, wenn die Anlage bei Strömen < 2 mA stillgesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 tungsanlage gegen Explosionsgefahr infolge von Ober-Patentansprüche: schlagen aufgrund elektrischer Aufladung der zu beschichtenden Teile nach der im Oberbegriff des Haupt-

1. Verfahren zur Überwachung einer Hochspan- anspruches genannten Gattung. Derartige, unter dem nungs-Pulverbeschichtungsanlage gegen Explo- 5 Stichwort »Erdungskontrolle« bekannte Verfahren sionsgefahr infolge von Oberschlägen aufgrund (beispielsweise in US-PS 38 5i 618) arbeiten üblicherelektrischer Aufladung der zu beschichtenden Teile, weise so, daß der elektrische Widerstand zwischen eiwobei diese Teile über einen begrenzten Ober- nem zu beschichtenden Teil und der es tragenden Haltegangswiderstand, vorzugsweise über eine umlaufen- vorrichtung mit niedriger Gleichspannung gemessen de Haltevorrichtung, mit einem Masseanschluß ver- to wird, wobei der Übergangswiderstand einen Wert von bunden sind und die Überwachung durch die Mes- 1 MOhm nicht überschreiten darf. Bei einem höheren sung des Übergangswiderstandes vorgenommen Übergangswiderstand besteht die Gefahr, daß die von wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem isolierten, zu beschichtenden Teil gebildete Kapa-Entstehung eines Lichtbogens mit unzulässig hoher zität in Verbindung mit der während der Pulverbe-Energie zwischen dem zu beschichtenden Teil (18) 15 schichtung anliegenden Hochspannung ausreichend und/oder dessen Haltevorrichtung (19) und einem Energie speichert um das aufzusprühende Pulver-Luft-Masseanschluß (22) durch Anlegen einer Prüf-Hoch- gemisch bei einem Oberschlag zu zünden. Insbesondere spannung (24j zwischen dem zu beschichtenden Teil bei kleinen Werkstücken erweist es sich häufig als un-(IS) und Masse (25) unterbunden wird, wodurch eine möglich, die Forderung nach der Einhaltung des vorgegegebenenfalls vorhandene zusätzliche Isolierung 20 gebenen Widerstandes zu erfüllen. Wegen des relativ durch einen elektrischen Durchschlag mit geringer geringen Gewichtes der Teile und der beim Pulverbe-Energie durchbrochen oder andernfalls beim Unter- schichten unvermeidbaren dünnen Isolierfilme auf der schreiten eines vorgegebenen Mindest-Prüfstromes Haltevorrichtung gelingt es nicht sicher, den Über-(28) aufgrund eines zu hohen Übergangswiderstan- gangswiderstand zuverlässig unter 1 MOhm zu halten, des die Pulverbeschichtungsanlage (10) abgeschaltet 25 was zu häufigem Stillstand der Anlage führt

wird. Andererseits ist es bekannt, daß Lichtbogenentladun-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gen mit einer Lichtbogenenergie unterhalb 5 mWs unzeichnet, daß in Abhängigkeit von der im Isolations- gefährlich sind bezüglich der Explosionsgefahr in derarfall auftretenden Kapazität zwischen dem zu be- tigen Pulverbeschichtungsanlagen. Derartige Lichtböschichtenden Teil (18) und benachbarten, an Masse 30 gen vermögen die Pulverwolke nicht zu zünden und sind

(22) liegenden Teilen (19, 20) eine Prüf-Hochspan- daher ungefährlich, so daß selbst bei einem mit niedriger nung (24) angelegt wird, wefehe #e Lichtbogenener- Spannung gemessenen Übergangswiderstand oberhalb gie im Falle eines Durchschlages einer vorhandenen 1 MOhm die Anlage nicht zwangsläufig stillgesetzt wer-Isolation oder eines Oberschlages zu einem mit Mas- den muß.

se verbundenen Teil auf einen Wert unter 5 mWs 35

begrenzt Vorteile der Erfindung

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüf-Hochspannung (24) eine Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeich-Gleichspannung im Bereich unter 2OkV Vorzugs- nenden Merkmalen des Hauptanspruches hat gegenweise im Bereich von 1 bis 5 kV ist. 40 über der Messung des,Übergangswiderstandes zwi-

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- sehen dem zu beschichtenden Teil und seiner Haltevorsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspan- richtung den Vorteil, daß gefährliche von ungefährlinung (24) nur kurzzeitig an jedes zu beschichtende chen Isolationsschichten auf der Haltevorrichtung unTeil (18) angelegt wird, terschieden werden können ohne die Anlage stillzuset-

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- « zen. Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen wird in sehr sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspan- einfacher und wirtschaftlicher Weise sichergestellt, daß nung (24) mittels eines elastischen Schleifkontaktes geringfügige Isolationsrückstände zwischen dem zu be-

(23) an das zu beschichtende Teil (18) angelegt wird. schichtenden Teil und der Haltevorrichtung durch einen

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, Lichtbogen mit vorgegebener, begrenzter Energie wegdadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspannung (24) so gebrannt werden. Wenn das zu beschichtende Teil dann mit gleicher Polarität wie die Beschichtungs-Hoch- der beim Pulverbeschichten anliegenden Hochspanspannung (15) angelegt wird. nung ausgesetzt ist, kann ebenfalls kein Lichtbogen mit

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- höherem Energieinhalt auftreten, so daß einerseits die zeichnet, daß zum Prüfen und zum Beschichten ne- Explosionsgefahr ausgeschlossen und andererseits ein gative Gleichspannungen (15,24) angelegt werden. 55 kontinuierlicher Arbeitsgang gesichert ist, obwohl rein

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- meßtechnisch ein unzulässig hoher Übergangswidersprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspan- stand feststellbar wäre. Die Anlage wird erst beim Unnung (24) vor dem Eintritt des zu beschichtenden terschreiten eines vorgegebenen Mindest-Prüfstromes Teiles (18) in eine Beschichtungskammer (10) ange- stillgesetzt, da das Unterschreiten dieses Mindeststro-

§1 legt wird. 60 mes das Vorhandensein unzulässig starker Isolations-

■ schichten anzeigt, welche mit der angelegten Prüf-

&j Hochspannung nicht freigebrannt werden können.

j4 Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten

ψ Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und

li Stand der Technik 65 Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen

V| Verfahrens möglich. Besonders bewährt hat sich die

h Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Verwendung einer Gleichspannung als Prüf-Hochspan-

jjfe Überwachung einer Hochspannungs-Pulverbeschich- nung, welche vorzugsweise in gleicher Weise gepolt ist