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Die VDE-Vorschrift 0147 fordert für ortsfeste elektrostatische Beschichtungskabinen,
daß alle Hochspannung führenden Teile innerhalb der Beschichtungskabine nach Betreten
der Kabine durch eine Person manuell und sichtbar geerdet werden können. Bisher
wurden zum Erden der in einer Beschichtungskabine Hochspannung führenden Teile sogenannte
Erdungsstangen verwendet. Diese sind in der Beschichtungskabine neben der Zugangsöffnung
in eine Halterung so eingesteckt, daß sie sich quer über die Zugangsöffnung erstrecken
und diese versperren. Die Bedienungsperson, welche in die Beschichtungskabine eintreten
möchte, muß nach Öffnen einer die Zugangsöffnung verschließenden Tür die Erdungsstange
aus ihrer Halterung herausnehmen und in der Beschichtungskabine an einer Erdungsstelle
im Stromkreis der Hochspannungsinstallation einhängen. Wenn die Beschichtungskabine
mehrere Zugangsöffnungen hat, dann ist an jeder dieser Zugangsöffnungen eine Erdungsstange
angebracht. Ferner sind in vielen Beschichtungskabinen mehrere Hochspannungsstromkreise
installiert. Jeder Hochspannungsstromkreis muß mit einer Erdungsstange geerdet werden,
wenn eine Bedienungsperson in die Beschichtungskabine eintritt. In der Beschichtungskabine
wird das zu beschichtende Objekt nacheinander durch mehrere sogenannte Lackierebenen
hindurchgeführt. In jeder Lackierebene befinden sich ein oder mehrere Zerstäuber,
welche an eine Zuleitung für Beschichtungsmaterial und an eine Stromleitung angeschlossen
sind, welch letztere die Hochspannung liefert, die zur elektrostatischen Aufladung
des Beschichtungsmaterials erforderlich ist. Für jede Lackierebene wird häufig ein
eigener Hochspannungsstromkreis installiert. Wenn die Beschichtungskabine mehrere
Lackierebenen und mehrere Zugangsöffnungen hat, ist eine entsprechende Vielzahl
von Erdungsstangen erforderlich. Dabei muß die Bedienungsperson, welche eine Beschichtungskabine
betritt, von der Zugangsöffnung so viele Erdungsstangen wegneh-
men
und an Erdungsstellen im Stromkreis der installierten Hochspannungsstromkreise hängen,
wie Hochspannungsstromkreise vorhanden sind. Jede Erdungsstange ist über ein elektrisches
Kabel an einen Erdpotentialanschluß angeschlossen. Die Benutzung der Erdungsstangen
ist umständlich und ihre Kabel bilden Stolperfallen für die Bedienungsperson.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Erdung von
Hochspannung führenden Teilen in Beschichtungskabinen zu automatisieren, zu vereinfachen
und zuverlässiger zu gestalten, wobei die Erdungsanlage so ausgebildet sein soll,
daß die Erdung von Hand vorgenommen werden kann und eine vorgenommene Erdung für
eine Bedienungsperson, die sich in der Beschichtungskabine befindet, optisch eindeutig
erkennbar ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß innerhalb
der Beschichtungskabine mindestens ein Erdungsschalter mit einer optisch erkennbaren
Ein-Stellung und einer Aus-Stellung angeordnet ist, der in Ein-Stellung den jeweiligen
Hochspannungsstromkreis mit einem Erdpotentialanschluß verbindet und in Aus-Stellung
die Verbindung zwischen Hochspannungsstromkreis und dem Erdpotential unterbricht,
und daß eine Betätigungseinrichtung für den Erdungsschalter ein Betätigungselement
aufweist, welches sich an einer vom Erdungsschalter entfernt gelegenen Stelle befindet,
wo es von einer Bedienungsperson vor oder beim Betreten der Beschichtungskabine
durch deren Zugangsöffnung zwischen einer Erdungsstellung und einer Betriebsstellung
umgeschaltet werden kann.
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Dadurch kann die Erdungsanlage schneller und einfacher bedient werden.
Die Erdungsanlage arbeitet auch zuverlässiger, da alle Teile der Erdungsanlage fest
in der Weise installiert werden können, daß eine Bedienungsperson nicht daran hängenbleiben
und Verbindungen versehentlich lockern oder herausreißen kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Betätigungselement
der Betätigungseinrichtung ein schwenkbar angebrachter Hebel, der die Zugangsöffnung
der Beschichtungskabine in Betriebsstellung versperrt und in Erdungsstellung freigibt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
die Betätigungseinrichtung eine pneumatische Schaltung aufweist, deren pneumatischer
Druck den Erdungsschalter in Aus-Stellung hält, wenn sich das Betätigungselement
in Betriebsstellung befindet, wohingegen der Erdungsschalter automatisch oder selbsttätig
in seine Ein-Stellung umschaltet, wenn der pneumatische Druck durch einen Defekt
oder durch Umschalten des Betätigungselements in seine Erdungsstellung abfällt.
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Abweichend' hiervon besteht eine Ausführungsform der Erfindung darin,
daß die Betätigungseinrichtung eine elektrische Schaltung mit explosionsgeschützten
Bauelementen, einschließlich einem explosionsgeschützten Elektromagneten zur Betätigung
des Erdungsschalters aufweist. Der Elektromagnet hält, wenn er unter Spannung ist,
den Erdungsschalter in seiner Aus-Stellung, wohingegen der Erdungsschalter automatisch
oder selbsttätig in seine Ein-Stellung umschaltet, wenn die elektrische Spannung
durch Umschalten des Betätigungselements von seiner Betriebsstellung in seine Erdungsstellung
ausgeschaltet wird oder bei Defekt abfällt.
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Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei
Vorhandensein von
mehreren Hochspannungsstromkreisen, welche Hochspannung führende Teile in der Beschichtungskabine
haben, jeder Stromkreis einen eigenen Erdungsschalter für seine Hochspannung führenden
Teile aufweist, und daß alle Erdungsschalter an die gemeinsame Betätigungseinrichtung
angeschlossen sind und von deren Betätigungselement gemeinsam schaltbar sind.
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Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei Vorhandensein
von mehreren Zugangsöffnungen in der Beschichtungskabine auch eine der Anzahl der
Zugangsöffnungen entsprechende Anzahl von Betätigungselementen der Betätigungseinrichtung
vorgesehen ist, durch welche jeder Erdungsschalter in Ausstellung gehalten wird,
wenn alle Betätigungselemente ihre Betriebsstellung haben, wohingegen jeder Erdungsschalter
automatisch oder selbsttätig auf Ein-Stellung schaltet, wenn eines oder mehrere
der Betätigungselemente auf Erdungsstellung geschaltet werden oder die Energieversorgung
für die Betätigungseinrichtung ausfällt.
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Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben,
in welchen mehrere Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele dargestellt sind.
Darin zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Horizontalschnitt einer Beschichtungskabine
nach der Erfindung, F i g. 2 einen Längsschnitt der Beschichtungskabine von F i
g. 1 längs der Ebene ll-ll, Fig.3 einen wesentlichen Teil einer Erdungsanlage nach
der Erfindung der Beschichtungskabine nach den F i g. 1 und 2 in »Erdungsstellung«,
Fig.4 einen Teil der Erdungsanlage von F i g. 3 in »Betriebsstellung«, F i g. 5
eine abgewandelte Ausführungsform der Erdungsanlage nach F i g. 3 in »Erdungsstellung«
mit zwei Betätigungselementen, von welchen sich jeweils eines an einer von zwei
Zugangsöffnungen der Beschichtungskabine der F i g. 1 und 2 befindet, F i g. 6 eine
weitere Ausführungsform der Erdungsanlage nach der Erfindung mit einer explosionsgeschützten
elektrischen Schaltung.
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Die in F i g. 1 dargestellte Beschichtungskabine 10 hat auf zwei
gegenüberliegenden Seiten je eine Zugangsöffnung 12 mit einer Tür 14. Zu beschichtende
Objekte 16, z. B. Autokarosserien, kommen durch einen Kabineneingang 18 in die Kabine,
werden in einer ersten Beschichtungsebene 20 von Zerstäubern 22 einer Dachmaschine
24 mit Beschichtungsmaterial beschichtet. Anschließend gelangt das zu beschichtende
Objekt 16 durch eine zweite Beschichtungsebene 30 und sodann durch eine dritte Beschichtungsebene
40, wo es jeweils von Zerstäubern 26 von Seitenmaschinen 28 und danach von Zerstäubern
32 von Seitenmaschinen 34 seitlich mit Beschichtungsmaterial beschichtet wird. Danach
verläßt das oben und seitlich beschichtete Objekt 16 die Beschichtungskabine 10
durch deren Ausgang 36. Jede Beschichtungsebene 20,30und 40 hat eine eigene Hochspannungserzeugungsschaltung
50 mit einer Hochspannungskaskadenschaltung 52 und einem Hochspannungsschalter-54;
von welchem jeweils eine Hochspannungsleitung 56 zu den Zerstäubern 22,26 und 32
führt, um in an sich bekannter Weise das Beschichtungsmaterial in oder nahe bei
den Zerstäubern elektrisch aufzuladen. Somit ist für jede Beschichtungsebene 20,30,40
ein eigener Hochspannungsstromkreis vorgesehen. Wenn eine Bedienungsperson durch
eine der Zugangsöffnungen in die Beschichtungskabine 10 eintreten möchte,
muß
sie eine nachstehend noch im einzelnen beschriebene Erdungsanlage betätigen.
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Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt der Beschichtungskabine von F i g.
1. Im folgenden wird mit Bezug auf F i g. 3 die Erdungsanlage der in den Fig. 1
und 2 gezeigten Beschichtungskabine beschrieben. Dabei wird zur Vereinfachung zunächst
angenommen, daß die Beschichtungskabine nur eine Zugangsöffnung 12 hat. Die Erdungsanlage
enthält für jeden Hochspannungsstromkreis 51 einen innerhalb der Beschichtungskabine
10 angeordneten Erdungsschalter 60 mit einer sichtbar angeordneten Schalterbrücke
62 und einem ebenfalls sichtbar angeordneten Erdungskontakt 64. Bei geschlossenem
Erdungsschalter 60 entsprechend F i g. 3 ist die Hochspannungsleitung 56 des zugehörigen
Hochspannungsstromkreises über den Erdungskontakt 64 und die darauf liegende Schalterbrücke
62 mit einem Erdpotentialanschluß 66 verbunden.
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Da die Erdungsschalter bei allen Hochspannungsstromkreisen gleich
sind, sind in F i g. 3 nur zwei Hochspannungsstromkreise dargestellt, und zwar für
die Zerstäuber 22 der Dachmaschine 24 und für die Zerstäuber 26 der Seitenmaschine
28. Die Schalterbrücke 62 ist um eine Schwenkachse 68 schwenkbar gelagert und wird
von einem Positionierzylinder 70 einer pneumatischen Betätigungseinrichtung 72 pneumatisch
betätigt. Die pneumatische Betätigungseinrichtung 72 enthält ein Betätigungselement
74 mit einem Betätigungshebel 76 und einer Kurvenscheibe 78 zur Betätigung eines
Fünf/ Zwei-Wegeventils 80. »Fünf/Zwei-Wegeventil« ist ein Ventil mit fünf Anschlüssen
und zwei verschiedenen Stellungen. Das Fünf/Zwei-Wegeventil 80 ist über eine Pneumatikleitung
82 an ein Drei/Zwei-Wegeventil 84 einer pneumatischen Steuereinrichtung 86 angeschlossen.
Bei dem dargestellten ausgeschalteten Zustand ist die Strömungsverbindung von einer
pneumatischen Druckquelle 88 zu dem Fünf/Zwei-Wegeventil 80 durch das Drei/Zwei-Wegeventil
84 unterbrochen. Dadurch gelangt kein Pneumatikdruck vom Ausgang 90 des Ventils
80 über die Ausgangsleitung 92 in die obere Kammer 94 des Positionierzylinders 70,
obwohl der Hebel 76 des Betätigungselements 74 in Fig.3, mit Bezug auf F i g. 1
und 2, um 90" nach oben geschwenkt wurde und dadurch das Ventil 80 auf Durchlaß
geschaltet ist. Die untere Kammer 96 des Positionierzylinders 70 wird über eine
Ausgangsleitung 98 durch das Ventil 80 entlüftet. Dadurch ist sowohl durch das Ventil
80 als auch durch das Ventil 84 sichergestellt, daß der Kolben 100 im Positionierzylinder
70 die in F i g. 3 gezeigte untere Stellung einnimmt, bei welcher der Erdungsschalter
60 geschlossen ist und dadurch alle Hochspannungsteile 26, 28, 56 mit Erdpotentialanschluß
66 verbunden und dadurch geerdet sind. Wenn in der Erdungsanlage durch einen Defekt
der pneumatische Druck ausfällt, obwohl die Ventile 80 und 84 nicht die in F i g.
3 gezeigte Erdungsstellung, sondern die in F i g. 4 gezeigte Betriebsstellung haben,
dann wird der Erdungsschalter 60 ebenfalls geschlossen. Dies erfolgt dadurch, daß
die Schalterbrücke 62 durch ihr Eigengewicht nach unten auf den Erdungskontakt 64
fällt, wenn in der unteren Kammer 96 der pneumatische Druck wegfällt. Fühler 102,
104, 106 und 108 sind mit einer elektrischen Steuerschaltung 110 verbunden und erzeugen
Signale in Abhängigkeit davon, ob das Betätigungselement 74 die in F i g. 3 gezeigte
»Erdungsstellung« und der Erdungsschalter 60 die in F i g. 3 gezeigte Ein-Stellung
hat, oder ob das Betätigungselement 74 die in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigte »Betriebsstellung«
und der Erdungsschalter 60 die in
den Fig. 1,2 und 4 gezeigte Aus-Stellung hat.
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In der Betriebsstellung erstreckt sich der Hebel 76 des Betätigungselements
74 quer über die Zugangsöffnung 12. Wenn eine Bedienungsperson durch die Zugangsöffnung
12 in die Beschichtungskabine 10 eintreten möchte, muß sie den Hebel 76 des Betätigungselements
74 um 90" nach oben in die Erdungsstellung gemäß Fig.3 schwenken, so daß der Erdungsschalter
60 geschlossen wird. Damit ist sichergestellt, daß alle Hochspannungsteile 26, 28,
56 auch dann geerdet werden, wenn die Bedienungsperson vorher vergessen hat, die
Hochspannungserzeugerschaltung 50 abzuschalten. Ferner wird die Erdung auch dann
aufrechterhalten, wenn eine andere Bedienungsperson versehentlich die Hochspannungserzeugerschaltung
50 einschaltet, während sich in der Beschichtungskabine 10 eine Bedienungsperson
befindet. Die Erdungsschalter 60 sind in der Beschichtungskabine 10 für jeden Hochspannungsstromkreis
in der Weise sichtbar angebracht, daß die Bedienungsperson, welche sich in der Beschichtungskabine
befindet, deutlich erkennen kann, ob die Schalterbrücke 62 auf dem Erdungskontakt
64 aufliegt.
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Beim Einschalten der pneumatischen Steuereinrichtung 86 wird das
Drei/Zwei-Wegeventil 84 unverzögert erregt, so daß es die pneumatische Druckquelle
88 unverzögert mit der Pneumatikleitung 82 verbindet. Beim Ausschalten der pneumatischen
Steuereinrichtung 86 ist durch eine nicht dargestellte Verzögerungsschaltung sichergestellt,
daß das Ventil 84 erst nach ungefähr 1 Sekunde nach dem Abschalten der Steuereinrichtung
abfällt und dann die in Fig.3 gezeigte Erdungsstellung einnimmt. Damit wird sichergestellt,
daß beim Abschalten der Steuereinrichtung 86 zusammen mit der Hochspannungserzeugerschaltung
50 elektrische Spannungen abgebaut und Restströme abfließen können, bevor die Schalterbrücke
62 sich dem Erdungskontakt 64 nähert, so daß dazwischen keine elektrischen Überschlagsfunken
entstehen können.
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Fig. 4 zeigt das Drei/Zwei-Wegeventil 84, das Fünf/ Zwei-Wegeventil
80 und das Betätigungselement 74 jeweils in der Betriebsstellung, so daß Druckluft
der Pneumatikquelle 88 in der unteren Kammer 96 des Positionierzylinders gegen den
Kolben 100 drückt, so daß dieser die in Fig. 4 gezeigte obere Stellung einnimmt,
bei welcher die Schalterbrücke 62 von dem Erdungskontakt 74 abgehoben ist. Damit
ist der Erdungsschalter 60 geöffnet und an den Spritzgeräten 26 liegt die Hochspannung
der Hochspannungsleitung 56 an.
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Die Hochspannung kann bis zu 140 000 Volt betragen und liegt häufig
bei etwa 70 000 Volt.
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In F i g. 1 sind mehrere Zugangsöffnungen 12 vorgesehen, z. B. zwei
Zugangsöffnungen. An jeder Zugangsöffnung befindet sich ein Betätigungselement 74
mit einem Betätigungshebel 76 und einer Kurvenscheibe 78.
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Bei Umschalten nur eines einzigen oder beim Umschalten von mehreren
Betätigungselementen 74 von der Betriebsstellung in die Erdungsstellung müssen gleichzeitig
alle Hochspannung führenden Teile 22,26,28,32,34, 56, die sich in der Beschichtungskabine
10 befinden, geerdet werden. Gemäß der in F i g. 5 gezeigten pneumatischen Betätigungseinrichtung
120 erfolgt dies dadurch, daß die Kurvenscheiben 78 Drei/Zwei-Wegeventile 122 betätigen,
welche hintereinander an die Pneumatikleitung 82 angeschlossen sind. An die Pneumatikleitung
82 ist außerdem das Fünf/Zwei-Wegeventil 80 angeschlossen. Die Betätigung des Fünf/Zwei-Wegeventils
80 erfolgt pneumatisch durch eine Pneumatikleitung 83, welche den Ausgang 124 des
in der Reihenschaltung an
letzter Stelle gelegenen Drei/Zwei-Wegeventils
122 mit einem pneumatischen Positionierelement 85 des Fünf/ Zwei-Wegeventils 80
verbindet. An das Fünf/Zwei-Wegeventil 80 sind die Leitungen 92 und 98, welche zu
dem Positionierzylinder 70 führen, in gleicher Weise angeschlossen wie bei der Ausführungsform
nach F i g. 3.
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F i g. 6 zeigt eine Erdungsanlage mit einer explosionsgeschützten
elektrischen Betätigungseinrichtung. Dabei sind gleiche Teile wie bei vorher beschriebenen
Ausführungsformen mit gleichen Bezugszahlen versehen. Den vorherigen Ausführungsformen
nur funktionsmäßig, aber nicht konstruktiv entsprechende Teile sind mit gleichen,
jedoch um 200 erhöhten Bezugszahlen versehen. Die elektrische Betätigungseinrichtung
von F i g. 6 entspricht funktionsmäßig der pneumatischen Betätigungseinrichtung
von Fig. 5. Eine Stromquelle 288, die eine Gleichstromquelle oder Wechselstromquelle
sein kann, ist über eine Reihenschaltung von elektrischen Schaltern 280 mit einem
Relais 270 zur Betätigung eines Erdungsschalters 260 verbunden, dessen Schalterbrücke
262 einen Erdungskontakt 264 der Hochspannungsleitung 56 mit einem Erdpotentialanschluß
66 verbinden kann. Diese Verbindung wird immer dann erzeugt, wenn einer oder mehrere
der Schalter 280 geöffnet sind und dadurch kein Strom an das Relais 270 gelangt.
In F i g. 6 ist das links gezeichnete Betätigungselement 274 in Erdungsstellung
und das rechts gezeichnete Betätigungselement 274 in Betriebsstellung dargestellt.
Dadurch nimmt der Erdungsschalter 260 automatisch seine in F i g. 6 gezeigte Ein-Stellung
ein, bei welcher die Hochspannungsleitung 56 mit dem Erdungsanschluß 66 verbunden
und dadurch geerdet ist.
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Die Zerstäuber 22,26,32 sind sogenannte Sprühglokken, welche durch
eine rotierende Glocke Flüssiglack zerstäuben. Anstatt solcher Sprühglocken können
auch andere Arten von Zerstäubern zum Versprühen von pulverförmigem oder flüssigem
Beschichtungsmaterial vorgesehen sein.
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