DE3340010A1

DE3340010A1 - Verfahren zur hochspannungsversorgung und vorrichtung zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DE3340010A1
Application number: DE19833340010
Authority: DE
Inventors: Henri 93240 Stains Perrin
Original assignee: SKM SA
Current assignee: SKM SA
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1984-05-10
Also published as: GB2132832A; GB8328155D0; FR2535917A1; JPS5998754A; JPH0380069B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen einer elektrostatischen Zerstäubungsvorrichtung mit Hochspannung, mit den Verfahrens schritten: .Zuführen einer Niedrig-Gleichspannung; Stabilisieren'der Niedrig-Gleich-Spannung auf einen vorbestimmten Wert, so daß die Stromstärke geringer bleibt als ein vorbestimmter Schwellenwert, der einem vorbestimmten Abstand zwischen der elektrostatischen Pulverisierungvorrichtung und einem geerdeten Werkstück entspricht; Absenken der Niedrig-Gleichspannung, wenn die Stromstärke den Schwellenwert überschreitet; und Um-

setzen der Niedrig-Gleichspannung in eine konstante Hoch-Gleichspannung, die im wesentlichen proportional zur Niedrig-Gleichspannung ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Das Verfahren der elektrostatischen Lackierung oder Beschichtung ist inzwischen gut bekannt. Es.verwendet die Wirkung eines starken elektrischen.Feldes auf Lacktröpfchen oder Festkörperteilchen, die eine elektrische Ladung tragen, um den Transport und die Ablagerung der Tröpfchen oder der Teilchen auf dem zu lackierenden oder zu beschichtenden Werkstück sicherzustellen.

Bei den Vorrichtungen für elektrostatische Pulverisierung oder Zerstäubung (elektrostatisches Lackieren oder Beschichten) wird die Hoch-Gleichspannung, die notwendig ist zum Erzielen des elektrischen Feldes, durch einen Generator erzeugt, der üblicherweise eine stabilisierte Versorgung aufweist, die einen G3e ichstrom mit konstanter·Niedrigspannung liefert, und den eigentlichen Hochspannungsgenerator, der.die Niedrig-Gleichspannung, der von der stabilisierten Versorgungsvorrichtung geliefert wird, in eine Hoch-Gleichspannung der

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Größenordnung .40 bis 120 kV umsetzt. Üblicherweise weist der eigentliche Hochspannungsgenerator einen Hochfrequenzoszillator (einige Zehn kHz) auf, einen Hochfrequenztransformator, der die Ausgangsspannung des Hochfrequenzoszillators auf eine mittlere Hochfrequenzspannung erhöht, und einen Gleichrichter-Addierer oder Spannungsvervielfältiger vom Kettentyp "Villard", der die an den sekundärseitigen Klemmen des Hochfrequenztransformators erhaltene Spannung gleichrichtet und erhöht, um an seinem Ausgang die gewünschte Hoch-Gleichspannung zu liefern. Der Ausgang des Hochspannungsgenerators ist im allgemeinen über einen Widerstand mit sehr großem Wert mit einer Ladungselektrode verbunden,die neben der Düse für die Zerstäubung des Lackes oder des Pulvers der Zerstäubungsvorrichtung angeordnet ist, z.B. einer Zerstäuberpistole, um die Tröpfchen des Lackes oder die Pulverteilchen, die von der Düse ausgestoßen werden, elektrisch zu laden und um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das dazu dient, diese Tröpfchen oder Teilchen von der Düse bis zum Werkstück, das gelackt oder beschichtet werden soll, zu transportieren.

Außerdem ist üblicherweise eine Sicherheitsvorrichtung im Niedrigspannungskreis des Generators angeord-

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net, um einen Abfall der Hochspannung zu verursachen, wenn der vom Generator gelieferte Strom zu groß wird. Eine derartige Sicherheitsvorrichtung ist notwendig, um eine gefährliche elektrische Bogenentladungszündung zwischen der Hochspannungselektrode und der Erde (zu lackierendes oder zu beschichtendes Werkstück, oder Jedes andere auf Masse liegende Teil) zu vermeiden. Tatsächlich könnte, im Falle daß die Pulverisierungsvorrichtung in einer brennbaren oder explosiven Atmosphäre verwendet wird, (Mischung aus Luft und Lackdampf, mit oder ohne Lösungsmitteldampfen) die Entzündung eines Bogens ein Entzünden oder Explodieren der Atmosphäre verursachen. Gleichermassen muß vermieden werden, daß eine Entladung zwischen der Hoch-Spannungselektrode und einer Arbeitskraft stattfinden

kann, die andernfalls einen schweren elektrischen Schlag erhalten würde.

Das einzige Mittel, das Bevorstehen einer Entladung festzustellen, ist es, ein unnormales Ansteigen der Stromstärke, die unter hoher Spannung abgegeben wird, festzustellen. Tatsächlich zeigt das Ansteigen der abgegebenen Stromstärke an, daß die Hochspannungselektrode sich gefährlich an ein auf Erde liegendes Objekt annähert, und daß folglich die Hochspannung reduziert

oder abgeschaltet werden muß. Diese Information wird üblicherweise aus dem Rückstrom von Masse zum Generator entnommen. Es ist gleichermaßen möglich, diese Information zu entnehmen aus dem Versorgungsstrom mit niedriger Spannung, der in etwa proportional oder mindestens eine mit dem Strom wachsende Funktion des mit Hochspannung gelieferten Stromes ist.

Bis zur Gegenwart haben sich die Konstrukteure von Hochspannungsgeneratoren für die elektrostatische PuI-verisierung bemüht, Generatoren herzustellen, die eine Stromspannungscharakteristik von rechteckiger Form haben, d.h., daß die Spannung im wesentlichen konstant bleibt, solange die Stromstärke nicht einen vorher eingestellten Schwellenwert übersteigt, und dann jenseits dieses Schwellenwertes abrupt abfällt. In dieser Hinsicht kann man sich beziehen auf die französischen Patentschriften No. 1 568 060 (Seite 1, linke Spalte, letzter Absatz), No. 1 568 060 (Seite 2, rechte Spalte, Zeile 27), No. 1 562 917 (Seite 1, rechte Spalte, vorletzte Zeile).und No. 2 036 794, welche sich schmeichelt, sogar ein völlig rechtwinkliges Diagramm zu liefern.

Andererseits ist es klar, daß die Wirkung der elektro- j statischen Kräfte umso bedeutender ist, als der Potentialgradient des elektrischen Feldes angehoben wird. Bis heu-

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te hat man deshalb überlegt, daß das Festhalten der Hochspannung auf einem angehobenen Wert einen maximalen Potentialgradienten sicherstellt, und^ daß dieser der bestei Ausnützung der Möglichkeiten des Hochspannungsgenerators entspricht. Deshalb mußte die Sicherheitsvorrichtung in der Art geregelt werden, daß sie in dem Moment reagiert, wo das Aufrechterhalten der Hochspannung gefährlich wurde, d.h., wenn der Abstand zwischen Hochspannungselektrode und einem auf Masse liegenden Objekt geringer wurde als ein kritischer Abstand, Jenseits dessen die Zündung eines Bogens möglich wurde. Dieser kritische Abstand,der sich ändern kann mit dem Wert der Hochspannung und dem Zerstäubungspistolentyp, liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 5 cm, während der normale Arbeitsabstand im allgemeinen zwischen 10 und 30 cm liegt.

Dennoch weist die Benutzung der derzeit verwirklichten Sicherungsvorrichtungen zwei Nachteile auf. Der erste Nachteil liegt in der Tatsache, daß die Sicherheitsvorrichtung üblicherweise aus einem aktiven elektronischen Element besteht. Wenn dieses nicht reagiert oder falsch reagiert auf die Information bezüglich des gelieferten Stromes, ist die Sicherheit nicht mehr gewährleistet.Der zweite Nachteil kommt daher, daß die Hochspannung auf ihrem Maximalwert gehalten wird, bis

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die Sicherungsvorrichtung eingreift. Nun hat der Hochspannungsgenerator aufgrund seiner Konstruktion Elemente mit einer nicht vernachlässigbaren elektrischen Kapazität. Die in diesen Kapazitäten gespeicherte Energie kann eine gefährliche Durchschlagsentladung speisen, wenn sie nicht im Moment der Gefahr sehr schnell abgeleitet wird. Nun erhalten die heutigen Hochspannungsgeneratoren diese Energie auf ihrem Maximalwert bis zu dem Moment, wo die Sicherungsvorrichtung eingreift. Wenn die Entladung der Kapazitäten über die Hochspannungselektrode zu langsam ist, kann eine Bogenzündung trotz des Eingriffs der Sicherungsvorrichtung auftreten. Die Gefahr der Zündung durch Entladung der Kapazitäten ist so aktuell, daß man sich damit beschwert hat, sich durch verschiedene Mittel zu schützen, z. B. durch das Einfügen eines Widerstandes mit sehr großem Wert unmittelbar stromauf von der Hochspannungselektrode, durch größtmögliche Reduktion mit Hilfe der Konstruktion der Kapazitäten des Hochspannungsgenerators und der unter Hochspannung stehenden metallischen Teile, und/oder durch Vorsehen einer zusätzlichen Sicherungsvorrichtung, die in dem Falle zur Wirkung kommt, daß die Stromstärke sich sehr schnell ändert, was anzeigt, daß sich die HochspannungseleRtrode schnell an ein auf Masse liegendes Objekt annähert.

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Andererseits ist die Regelung des Schwellenwertes, bei dem die Sicherungsvorrichtung ansprechen soll, sehr kompliziert. Tatsächlich enthält der unter Hochspannung gelieferte Strom zwei Komponenten:

No. 1) einen Ionisationsstrom, der durch einen Korona-Effekt geliefert wird zwischen Elektrode und

zu lackierendem, auf Masse liegendem Werkstück. Ein i

Teil dieses Stroms gewährleistet die elektrische Ladung des zerstäubten Lackes. Dieser Strom wächst an, wenn der Potentialgradient zwischen der Elektrode und

Erde anwächst.

No. 2) ein Kriechstrom, der von der Zerstäubungsdüse zur Masse im Lackbehälter fließt über den Lack selber, der vom Reservoir zur Zerstäubungspistole zugeführt wird. Dieser Streu- oder Kriechstrom hängt ab von der Leitfähigkeit des Lackes.

Die Einstellung der Sicherungsvorrichtung wird im allgemeinen vorgenommen, wenn die Zerstäubungspistole keinen Lack enthält, d, h. nur mit dem Ionenstrom. Z. B. wird die Sicherungsvorrichtung im allgemeinen so eingestellt, daß sie einschreitet, wenn die gelieferte Stromstärke der oben erwähnten kritischen Strecke von 5 cm zwischen Hochspannungselektrode und Erde entspricht.

So funktioniert die Sicherungsvorrichtung im Betrieb mit einer nicht leitfähigen Farbe für einen Abstand von 5 cm, aber sie arbeitet bei einem Abstand, der größer ist, wenn die verwendete Farbe oder Lack leitfähig ist, wobei der Abstand umso größer wird, je kleiner der Widerstand des Lackes ist. Im letzten Fall kann es passieren, daß die Sicherungsvorrichtung die Hochspannung bereits abschneidet, wenn die Hochspannungselektrode sich in einem noch für den Normalbetrieb geeigneten Abstand, z.B.15 cm, befindet. Für bestimmte leitfähige Lacke ist man deshalb gehalten, spezielle Einstellungen durchzuführen, um zu vermeiden, daß die Sicherungsvorrichtung bei zu großen Abständen zwischen Elektrode-Erde einschreitet. Diese Spezialeinstellungen sind besonders schwierig aufgrund der Tatsache, daß sie durch Versuche bewirkt werden müssen, und daß die Hoch-rGleichspannung auf ihrem Maximalwert gehalten werden muß, bis zum oben erwähnten kritischen Abstand. Der vorliegenden Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der herkömmlichen Generatoren zu beseitigen durch Schaffen eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Versorgen einer elektrostatischen Pulverisierungsvorrichtung mit Hoch-Gleichspannung mit verbesserter Sicherheit gegen eine Entladung zur Erde.

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Die vorliegende Erfindung hat auch die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Versorgen einer elektrostatischen Pulverisierungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher die Sicherungsvorrichtung weniger teuer und zuverlässiger ist als die herkömmlichen aktiven elektronischen Sicherungsvorrichtungen der bekannten Generatoren.

^: Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß es die Verfahrensschritte aufweist: Zuführen einer Niedrig-Versorgungsgleichspannung, die, wenn kein Strom fließt, einen etwas höheren Wert hat als der vorbestimmte. Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung;' und entsprechend dem Anwachsen der Stromstärke fortschreitendes Absenken der Versorgungs-Niedriggleichspannung vom etwas erhöhten Wert auf einen Wert, der etwas tiefer liegt, als der vorbestimmte Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung, so daß die Versorgungs-Niedriggleichspannung beim Absenken einen Wert passiert, der im wesentlichen gleich dem vorbestimmten Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung ist, wenn die Stromstärke den vorbestimmten Schwellenwert erreicht, wobei die. Niedrig-Gleichspannung auf den vorbestimmten Wert stabilisiert

>5 wird, solange der Wert der Versorgungs-Niedrig-Gleiebspa.&

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größer als der vorbestimmte Wert ist, und nicht mehr stabilisiert wird und abgesenkt wird, wenn die Stromstärke den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß es zwar gut ist, die Hochspannung bei den normalen Betriebsabständen der Zerstäubungsvorrichtung auf einem konstanten Maximalwert zu halten, daß es aber nicht notwendig ist, sie auf ihrem konstanten Maximalwert zu halten, wenn sich die Hochspannungselektrode ah das zu beschichtende oder lackierende Werkstück oder an irgendein anderes auf Masse liegendes Objekt annähert, im Gegensatz zu dem, was bei bisher bekannten Generatoren angestrebt wurde. Während man bei den bekannten Generatoren, die eine maximale konstante Hochspannung bis zum kritischen Abstand liefern, eine rasche Zunahme des Potentialgradienten angestrebt hat, wenn die Hochspannungselektrode sich an das zu beschichtende Werkstück annähert, aber noch in größerem Abstand als der oben erwähnte kritische Abstand bleibt, hat die Anmelderin gefunden, daß es nicht notwendig ist, ein so starkes Ansteigen des Potentialgradienten anzustreben, und daß ein schwaches Ansteigen des Gradienten ausreicht, um einen

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guten elektrostatischen Effekt für mittlere und kleine Abstände der Zerstäubung sicherzustellen. Mit anderen Worten hat die Anmelderin festgestellt, daß es zum Erreichen eines guten elektrostatischen Effektes bei mittleren und kleinen Zerstäubungsabständen ausreicht, daß der Potentialgradient (und damit der gelieferte Strom) in einem angemessenen Maß ansteigt,, ohne den Durchschlagsgradienten zu erreichen, bei welchem eine Zündung zwischen Elektrode und Erde auftreten kann.

Der erfindungsgemäße Generator ist deshalb so

konzipiert, daß er bis zu einem normalen Zerstäubungsabstand eine Hoch-Gleichspannung mit einem konstanten Maximalwert liefert, und dann für mittlere und kleine Zerstäubungsabstände eine Hochspannung, deren Wert fortschreitend abnimmt, wenn die gelieferte Stromstärke anwächst, d. h. wenn der Abstand zwischen Hochspannungselektrode und Erde abnimmt. Vom Gesichtspunkt der Sicherheit hat der erfindungsgemäße Generator den Vorteil, daß er eine fortschreitende Verminderung der Hochspannung

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sicherstellt, bevor die Hochspannungselektrode noch in einem Abstand zum auf Masse liegenden Werkstück ankommt, der dem oben erwähnten kritischen Abstand entspricht. So ist, wenn aufgrund einer zu großen oder schnellen Annäherung der Hochspannungselektrode an das Massewerkstück die Gefahr einer Zündung auftreten könnte, die Spannung ausreichend gering, daß eine mögliche Zündung nicht gefährlich wäre.

■ Überdies kann mit dem erfindungsgemäßen Generator, wenn ein leitfähiger Lack verwendet wird, noch bei normalen und mittleren Zerstäubungsabständen mit einem Potentialgradienten arbeiten, der zwar kleiner ist

aber noch akzeptabel ist, während man bei den glei-'chen Bedingungen mit den herkömmlichen Generatoren nicht mehr arbeiten könnte, bei denen die Sicherungsvorrichtung die Hochspannung völlig abschneidet. Im Falle, daß man sehr leitfähige Lacke verwendet, kann die Stromstärkenschwelle „jenseits derer die Hochspannung fortschreitend abgesenkt wird, auch so eingestellt werden, daß die Hochspannung von einem Abstand an abzufallen beg±nnt, der dem Abstand gleich ist, bei welchem die Hochspannung abzufallen beginnt, wenn ein nicht leitfähiger Lack verwendet wird. Dennoch

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- ist in diesem Fall die Einstellung der Stromstärkenquelle weniger schwierig zu bewirken als in dem

- F₃Il der herkömmlichen Generatoren, da die Einstellung

einem normalen Pulverisierungsabstand entspricht, während er bei den bisherigen dem kritischen Pulverisierungsabstand' entspricht, unterhalb dessen eine Zündung sehr leicht möglich war. Die erfindungsgemäße Versorgungsvorrichtung enthält in an sich bekannter Weise eine Versorgungsschaltung für Niedrig-Gleichspannung, eine Spannungsstabilisierungsschaltung, die mit dem Ausgang der Niedrig-Gleichspannungsver-

, sοrgungsschaltung verbunden ist, einen Hochspannungsgenerator, der mit dem Ausgang des Spannungsstabili-

\
sators verbunden ist, und eine Hochgleichspannung liefert, die \im wesentlichen proportional ist zur Ausgangsspannung des Spannungsstabilisators, und eine Vorrichtung zum Absenken der Ausgangsspannurg des Spannungsstabilisators und, in der Folge, der Ausgangshochspannung des Hochspannungsgenerators, wenn die Stromstärke einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungs-Versorgungsschaltung so bemessen ist, daß sie, wenn kein Strom fließt-,- eine Niedrig-Gleichspannung mit dem Wert liefert, der etwas höher liegt als der der stabilisierten Niedriggleichspannung, die normalerweise

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vom Spannungsstabilisator geliefert wird, wenn die Stromstärke unter dem Schwellenwert liegt, und daß die Vorrichtung aus einem passiven Schaltungselement besteht, das in der Gleichspannungs-Versorgungsschaltung angeschlossen ist, so daß es fortschreitend die an den Stabilisatorkreis gelieferte Niedrigspannung absenkt vom höher liegenden Wert bis auf einen Wert, der etwas tiefer liegt als der Wert der stabilisierten Niedrigspannung, so daß die Niedrigspannung beim Absenken einen Wert passiert, der im wesentlichen gleich dem Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung ist, wenn die Stromstärke den vorbestimmten Schwellenwert erreicht, wobei dieser einem vorbestimmten Betriebsabstand der elektrostatischen Zerstäubungsvorrichtung vom auf Masse liegenden Werkstück entspricht.

Wie weiter unten gesehen werden kann, kann das passive Element aus einem einfachen Widerstand bestehen, der erheblich billiger und zuverlässiger ist, als die aktiven elektronischen Sicherungsvorrichtungen, die in den herkömmlichen Generatoren üblicherweise verwendet wurden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand.eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Figuren ge nauer beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Schema eines Hochspannungsgenerators für eine elektrostatische Pulverisierungsvorrichtung, in welchem die vorliegende Erfindung verwirklicht ist;

Fi'g. 2 eine Kurve zum Erläutern der Betriebsweise des Generators von Fig. 1.

Der Generator von Fig. 1 enthält in an sich bekannter Weise einen Transformator 1, dessen Primärspule mit einem Wechselstrom von niedriger Spannung und Industrie frequenz versorgt wird, z.B. der Netzspannung 220 V, 50 Hz. Die Wechselspannung V₁, die an den Klemmen der Sekundärwicklung 3 des Transformators 1 zur Verfügung steht, wird durch einen Gleichrichterschaltkreis gleichgerichtet, der z.B. aus einer Diodenanordnung 4 besteht und dann durch einen Filterkondensator 5 gefiltert. Die Gleichspannung V₂, die an den Klemmen des Kondensators 5 zur Verfügung steht, wird an den Eingang der Stabilisatorschaltung 6 angelegt, die an ihrem Ausgang eine niedrige stabilisierte Gleichspannung V^ von z.B. 10 V liefert. Die Spannung Vi wird an den Eingang eines Hochspannungsgenerators 7 angelegt, der an seinem Ausgang eine Hoch-Gleichspannung V„„ liefert, von z.B. 40 000 bis 120 000 V, die zur Spannung V^ proportional ist. Der Ausgang des Hochspannungsgenerators 7 ist über einen.

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Widerstand 8 mit einem sehr großen Wert (mehrere Zehn Megaohm) mit der Hochspannungselektrode 9 einer Pulverisierungsvorrichtung verbunden, z.B. einer (nicht gezeigten) Zerstäubungspistole. So wie es an sich bekannt ist, können der Widerstand 8 und der Hochspannungsgenerator 7 an der Zerstäubungspistole angeordnet sein, während die anderen Elemente 1 bis 6 des Generators sich im Abstand von der Zerstäubungspistole befinden und damit über Niedrigspannungs^abel. verbunden sind. In Fig. 1 ist auch schematisch ein Werkstück 10 gezeigt, welches gelackt oder mit Pulver beschichtet werden soll und auf Masse liegt.

Alle oben beschriebenen Elemente sind wohlbekannt, und es wird deshalb nicht für sinnvoll gehalten, sie detailliert zu beschreiben. Es soll nur bemerkt werden, daß der Hochspannungsgenerator 7 vorteilhafterweise einen Hochfrequenzoszillator (einige Zehn Kilohertz) aufweisen kann, einen Hochfrequenztransformator zum Anheben der Spannung am Ausgang des Hochfrequenzoszillators auf eine mittlere Hochfrequenzspannung, und einen Addierer-Gleichrichter oder Spannungsvervielfältiger vom Typ mit Gleichrichtern und Kondensatoren, um die mittlere Hochfrequenzspannung, die vom Transformator geliefert wird, gleichzurichten und sie auf die gewünschte Hoch-Gleichspan-

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nung V_HT anzuheben. Wie wohl bekannt ist, erlaubt die Benutzung einer Hochfrequenz es, die Kapazität der Kondensatoren des Spannungsvervielfältigers zu reduzieren und als Folge diesen zu verkleinern, was es erlaubt, ihn in der Zerstäubungspistole anzuordnen.

Diese Verkleinerung erlaubt es ferner, die innere elektrische Kapazität des Hochspannungsgenerators zu verringern und als Pplge die in dieser Kapazität gespeicherte kapazitive Energie zu reduzieren, was wesentlich bedeutend ist für die Sicherheit im Falle einer möglichen Entladung zur Masse.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Sekundärspule 3 des Transformators 1 so bemessen, daß sie eine niedrige Wechselspannung V^ liefert, die einen solchen Wert hat, daß die Niedrig-Gleichspannung Vp einen Leerlaufwert, d.h., wenn kein Strom fließt, nach dem Gleichrichten durch die Diode 4 und nach dem Filtern durch den Kondensator 5 annimmt, der einen Wert hat, der ein wenig höher ist als die stabilisierte Niedrig-Gleichspannung V^, die normalerweise vom Spannungsstabilisator 6 geliefert wird. Z.B. kann, wenn der Spannungs-Stabilisator 6 eine stabilisierte Spannung von 10 V liefert, die Sekundärspule 3 des Transformators 1 so be-

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messen sein, daß die Spannung Vp einen Leerlaufwert von 2k V erzielt.

Außerdem ist erfindungsgemäß ein Widerstand 11 in Reihe zwischen der Diode 4 und dem Stabilisatorschaltkreis 6 geschaltet. Der Widerstand 11 hat die Wirkung, daß die Niedrigspannung V,, die an den Spannungsstabilisator 6 geliefert wird, fortschreitend abgesenkt wird vom Wert V₂ bis auf einen Wert, der ein wenig:-unter dem Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannurig (10 V) liegt, wenn die Stromstärke anwächst. Der Widerstandswert 11 ist so gewählt, daß die Spannung V, beim Absenken einen Wert passiert, der im wesentlichen gleich dem _x Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung V. ist (bis auf den Spannungsabfall Av im Stabilisatorschaltkreis 6), wenn die Stromstärke einen vorgewählten Schwellenwert I erreicht, der einem normalen Betriebsabstand der elektrostatischen Zerstäubungsvorrichtung ' von einem auf Masse liegenden Werkstück entspricht. Z.B. bei einem Spannungsabfall Δ V von etwa 3 V im Stabilisatorschaltkreis 6, was einem üblichen Spannungsabfall in normalerweise benutzten Spannungsstabilisatoren entspricht, hat, wenn der Schwellenwert I auf 0,5 A ohne Lack gewählt wird (wie dies in Fig. 2 gezeigt ist)", was einem Abstand von etwa 10 cm zwischen Hochspannungselektrode

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und zu lackierendem Werkstück 10 entspricht, der Widerstand 11 einen Wert von 22 Ohm.

Unter den echten Betriebsbedingungen, d.h. mit einem mehr oder weniger leitfähigen Lack, fließt durch den Lack ein Kriechstrom zur Masse. Dieser Strom addiert sich zum Ionenstrom zwischen Elektrode 9 und Werkstück 10. Das hat zur Folge, daß die Schwelle I in Wirklichkeit einem Abstand entspricht, der größer als 10 cm ist, wobei der Wert dieses Abstandes entsprechend der Leitfähigkeit des Lacks variieren kann. Trotzdem hat dies in der Mehrzahl der Fälle keine Bedeutung, da, wenn die Stromstärke den Schwellenwert I unterschreitet, der erfindungsgemäße Generator eine Hoch-Gleichspannung liefert, die noch einen Wert hat, der ausreicht zum Erzielen eines Potentialgradienten, der zum Beschichten ausreicht.Auf jeden Fall ist es in begrenzten Fällen, z.B., wenn ein.sehr leitfähiger Lack benutzt wird, jederzeit möglich, die Schwelle I so einzustellen, daß sie einem Elektroden/Massen-Abstand entspricht, der etwa zwischen 10 cm und 30 cm liegt. Dies kann z.B. erreicht werden durch Einstellen des Wertes der Spannung V^, und folglich des Wertes der Spannung Vp, z.B. mit Hilfe eines Transformators mit Sekundärwicklung mit Mehrfachzugriff, und/oder

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durch Einstellen der Neigung der Geraden V, (Fig. 2) durch Änderung des Wertes des Widerstandes 11, der zu diesem Zweck ein variabler Widerstand sein kann.

So bleibt, solange die Elektrode 9 sich auf einem Abstand vom Werkstück 10 befindet, der größer als der der Schwelle I_ entsprechende Abstand ist (10 cm oder mehr), die Spannung V,, die an den Spannungsstabilisator 6 angelegt wird, größer als der Wert der Spannung (13 V im betrachteten Beispiel), der notwendig ist für den korrekten Betrieb des SpannungsStabilisators 6, und die Spannung VV am Ausgang des Schaltkreises 6 bleibt deshalb konstant und gleich 10 V im betrachteten Bei-r spiel. Die Hoch-Gleichspannung V_HT, die zur Spannung VV proportional ist, bleibt ebenso konstant. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Abstand zwischen Elektrode 9 und Werkstück 10 kleiner als der Abstand wird, der der Schwelle I_ entspricht, die Spannung V, zu klein, als daß der Stabilisatorschaltkreis 6 normal arbeiten könnte, so daß die Ausgangsspannung Vr linear abgesenkt wird und der Spannung V, im Abstande von -d V folgt in dem Maße, wie die Stromstärke anwächst, folglich wie die Elektrode 9 sich an das Werkstück 10 annähert. Die Hoch-Gleichspannung Vrrm, ^^e ^zur Spannung V. proportional ist, wird in gleicher Weise abgesenkt und dies bevor die Elektrode 9 einen kritischen

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Abstand (ungefähr 5 cm) erreicht, für welchen ein Überschlag zwischen Elektrode 9 und Werkstück 10 auftreten könnte. So ist, wenn die Elektrode 9 am kritischen Abstand anlangt, die Hoch-Gleichspannung Vrrm bereits ausreichend niedrig, daß eine mögliche Zündung nicht gefährlich wäre.

Auch wenn jenseits der Schwelle I_ die Hoch-Gleichspannung V™™ abnimmt, bleibt der Potentialgradient auf einem Wert, der ausreicht für das Beschichten, wobei die Verringerung der Hochspannung kompensiert wird durch eine Verringerung des Abstandes Elektrode 9/Werkstück 10.

Vom Gesichtspunkt der Sicherheit möchte man einen ausreichend großen Spannungsunterschied haben zwischen der Spannung V^ und folglich der Spannung Vp und der stabilisierten Spannung V». Tatsächlich erlaubt dies die Benutzung eines Widerstandes 11, dessen Wert geeignet ist, einen ausreichend schnellen Abfall der Spannung V, (Neigung der Geraden V, in Fig. 2) zu gewährleisten, folglich auch einen ausreichend schnellen Abfall der Spannung V^ und als Folge der Hoch-Gleichspannung Vrrm, wenn die Stromstärke den Schwellenwert I_ überschreitet. Im Gegensatz dazu darf, damit der Potentialgradient jenseits der Schwelle I einen ausreichenden Wert beibehält, die Spannung V-,, folglich die Spannung V^ und die Hoch-Gleich-

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spannung Vtt_T nicht zu schnell abfallen. Die Wahl der Werte der Spannung Vp und des Widerstandes 11 muß deshalb ein Kompromiß zwischen den oben erwähnten Überlegungen sein und hängt gleichermaßen ab vom gewünschten Schwellenwert I , folglich vom Abstand, von welchem ab man möchte, daß die Hoch-Gleichspannung Vrrm fortschreitend abnimmt.

Selbstverständlich ist die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wurde, nur als.beschreibendes Beispiel und in keiner Weise begrenzend gemeint, und es sind zahlreiche Modifikationen für Fachleute möglich, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Z.B. kann der Widerstand statt in Reihe zwischen Diode 4 und Stabilisatorschaltkreis 6 auch in Reihe zwischen der Sekundärspule 3 des Transformators 1 und der Diode 4 angeordnet sein, wie dies durch die gepunktete Linie in Fig. 1 angedeutet ist. Gleichermaßen kann auch der Widerstand 11 fortgelassen werden und ein Transformator 1 mit gesättigtem Kern verwendet werden, dessen Charakteristik es ist, eine Spannung zu liefern, die umgekehrt proportional zum gelieferten Strom ist. In diesem Fall ändert sich die Spannung V\. in der gleichen Art wie die Spannung V,. Außerdem kann im Generator von Fig. 1 der Transformator und die Diode 4 durch eine Batterie von z.B. 24 V ersetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Versorgen einer elektrostatischen Zerstäubungsvorrichtung... mit Hochspannung, mit den Verfahrensschritten: Zuführen einer Niedrig-Gleichspannung; Stabilisieren der Niedrig-Gleichspannung auf einen vorbestimmten Wert, so daß die Stromstärke geringer bleibt als ein vorbestimmter Schwellenwert, der einem vorbestimmten Abstand zwischen der elektrostatischen Zerstäubungsvorrichtung und einem geerdeten Werkstück entspricht; Absenken der Niedrig-Gleichspannung, wenn die Stromstärke den Schwellenwert überschreitet; und Umsetzen der Niedrig-Gleichspannung in eine konstante Hoch-Gleichspannung, die

im wesentlichen proportional zur Niedrig-Gleichspannung ist, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Niedrig-Versorgungsgleichspannung zuführt, die bei Abwesenheit von Strom, einen etwas höheren Wert hat als der vorbestimmte Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung, und daß man entsprechend dem Anwachsen der Stromstärke fortschreitend die Versorgungs-Niedriggleichspannung von dem etwas höheren Wert bis auf einen Wert, der etwas tiefer liegt als der vorbestimmte Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung, derart absenkt, daß die Versorgungs-Niedrig-Gleichspannung beim Absenken einen Wert durchläuft, der im wesentlichen gleich dem vorbestimmten Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung ist, wenn die Stromstärke den vorbestimmten Schwellenwert erreicht, wobei die Niedrig-Gleichspannung auf den vorbestimmten Wert stabilisiert wird, solange der Wert der Versorgungs-Niedrig-Gleichspannung größer als der vorbestimmte Wert ist, und nicht mehr stabilisiert wird und abgesenkt wird, wenn die Stromstärke den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
2. Hochspannungs-Versorgungsvorrichtung für eine elektrostatische Zerstäubungsvorrichtung mit einer Versorgungsschaltung (1,4) für Niedrig-Gleichspannung, einer Spannungs-Stabilisierungsschaltung (6), die mit dem Ausgang der Niedrig-Gleichspannung-Versorgungsschaltung verbunden ist, mit einem Hochspannungsgenerator (7), der mit

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dem Ausgang des Spannungsstabilisiators (6) verbunden ist, und eine Hoch-Gleichspannung liefert, die im wesentlichen proportional ist zur Ausgangsspannung des Spannungsstabilisators, und mit einer Vorrichtung (11) zum Absenken der Ausgangsspannung des Spannungsstabilisiators . (6) und, als Folge, der Ausgangshochspännung des Hochspanni generators (7), wenn die Stromstärke einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungs-Versorgungsschaltung (1, 4) so bemessen ist, daß sie, wenn kein Strom fließt, eine Niedrig-Gleichspannung mit dem Wert (V₂) liefert, der etwas höher liegt als der der stabilisierten Niedrig-Gleichspannujag^ (V,), die normalerweise vom Spannungsstabilisator (6) geliefert wird, wenn die Stromstärke unter dem Schwellenwert (I ) liegt, und daß die Vorrichtung (11) aus einem s

passiven Schaltungselement besteht, das derart in der Gleichspannungs-Versorgungsschaltung (1, 4) angeordnet ist, daß es fortschreitend die an den Stabilisatorkreis (6) gelieferte Niedrigspannung (V-) absenkt vom höher liegenden Wert (V₂) bis auf einen Wert, der etwas, tiefer liegt als der Wert der stabilisierten Niedrigspannung (V^), so daß die Niedrigspannung (V,) beim Absenken einen Wert durchläuft, der im wesentlichen gleich (bis auf -Ö.V) dem Wert der stabilisierten Niedrig-Gleichspannung (V^) ist, wenn die Stromstärke den vorbestimmten Schwellenwert (l_) erreicht, wo-

bei dieser einem vorbestimmten Betriebsabstand der elektro-

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statischen Zerstäubungsvorrichtung vom auf Masse liegenden Werkstück entspricht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Gleichspannungsversorgungs-Schaltung eine Niedrig-Wechselspannungsquelle, einen Transformator (1) und eine Gleichrichterschaltkreis (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Sekundärwicklung (3) des Transformators (1) so bemessen ist, daß sie eine Niedrig-Wechselspannung liefert, die einen Wert (V₁) hat, der so ist, daß die Niedrig-Gleichspannung am Ausgang des Gleichrichterschaltkreises (4) den etwas höheren Wert (Vp) annimmt,
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das passive Schaltungselement (11) ein Widerstand ist, der in Reihe zwischen dem Gleichrichterschaltkreis (4) und dem Spannungsstabilisator (6) geschaltet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das passive Schaltungselement (11) ein Widerstand ist, der in Reihe zwischen der Sekundärwicklung (3) und dem Gleichrichterschaltkreis (4) geschaltet ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeich η e t , daß das passive Schaltungselement (11) der Transformator (1) ist, welcher ein Transformator mit gesättigtem Kern ist.

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