DE4227455C2 - Vorrichtung zum elektrostatischen Nachbeschichten der Innenflächen von Schweißnähten - Google Patents
Vorrichtung zum elektrostatischen Nachbeschichten der Innenflächen von SchweißnähtenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen
Nachbeschichten der Innenflächen von Schweißnähten an innenbe
schichteten Rohrstücken.
Beim Schweißen von Längsnähten an innenbeschichteten Rohrstücken,
beispielsweise für Konservendosen oder ähnliche Behälter für
Lebensmittel, wird die Beschichtung im Bereich der Schweißnaht
zerstört. Der Schweißnahtbereich muß daher nachbeschichtet
werden, so daß eine Korrosion des Rohrstückes bzw. der Dose
verhindert wird. Dies ist allgemein bekannt und wird in der
Praxis so durchgeführt, daß an einem Arm, an dem das Rohrstück
gebogen und verschweißt wird, auch eine Vorrichtung zum Nach
beschichten der geschweißten Innennähte vorgesehen ist. Der Arm
weist hierfür einen Hochspannungserzeuger mit einem Transformator
und einer Hochspannungskaskade und eine Sprühelektrode sowie eine
Pulverzuführung und axial nebeneinander angeordnete Auslaßöff
nungen für Beschichtungsmittel auf. Das Rohrstück mit der
Innenschweißnaht, das den Arm umgibt, wird längs des Armes bewegt
und kommt bei den Auslaßöffnungen für Beschichtungsmittel so an
dem Arm zur Anlage, daß das dort abgegebene Beschichtungsmittel
die Schweißnaht abdeckt.
Untersuchungen haben nun ergeben, jedes Mal dann, wenn der im Arm
untergebrachte Hochspannungserzeuger von einem geerdeten Rohr
stück überfahren wird im Transformator erhebliche Verluste
auftreten.
Durch die kurzen Taktzeiten bei der Herstellung der Rohrstücke
ist der Transformator des Hochspannungserzeugers einer dauernd
wechselnden Belastung zwischen den beiden Zuständen "Rohrstück
liegt an" und "Rohrstück liegt nicht an" ausgesetzt, so daß es
zu Störungen des Betriebes des Hochspannungserzeugers kommt. Da
der Schwingkreis des Hochspannungserzeuger bei gegebenem
Transformator, Hochspannungskaskade, Länge der Niederspan
nungskabel etc. jedoch für eine bestimmte konstante Belastung
ausgelegt ist, führt das beim Überfahren des Rohrstückes erzeugte
Störfeld zu einer Verstimmung des Schwingkreises und dadurch zu
einer stark erhöhten Stromaufnahme des Transformators, die bis
zur Zerstörung des Transformators führen kann bzw. zu einem
Abfall der Spannung an der Sprühelektrode.
Bei einer bekannten Vorrichtung zum elektrostatischen Nachbeschichten
der Innenflächen von Hohlkörpern (EP 01 67 088 A2) sind ein dem
Hochspannungserzeuger vorgeschalteter Transformator weder ge
zeigt noch beschrieben, geschweige denn Probleme der Transfor
mator-Überlastung oder der Destabilisierung der Hochspannung
an der Sprühelektrode erörtert.
Es ist bei elektrostatischen Sprühpistolen an sich bekannt, im
Pistolengriff einen abgeschirmten Transformator vorzusehen,
welcher dem im pistolenlauf angeordneten Hochspannungserzeuger
vorgeschaltet ist (DE 35 45 885 C1).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum elektrostatischen Nachbeschichten von geschweißten Innennäh
ten an innenbeschichteten Rohrstücken zu schaffen, die eine
möglichst stabile Hochspannung an der Sprühelektrode gewähr
leistet. Insbesondere soll eine Vorrichtung angegeben werden, die
möglichst unabhängig gegenüber Belastungen durch die den Arm
überfahrenden Rohrstücke ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Vorrichtung nach
Patentanspruch 1 gelöst.
Durch den den Transformator umgebenden, geerdeten Metallmantel
nach der Erfindung wird der Hochspannungserzeuger gleichmäßig
belastet, so daß der Schwingkreis zur Erzeugung der Hochspannung
für diese bekannte, konstante Belastung ausgelegt werden kann.
Wenn das Rohrstück über den im Arm angeordneten, ummantelten
Transformator bewegt wird, ist der Einfluß des durch das
Rohrstück erzeugten magnetischen Feldes auf die Leistungsaufnahme
des Transformator aufgrund der durch den Metallmantel gebildeten
Abschirmung vernachlässigbar. Der Hochspannungserzeuger kann also
für die bekannten Parameter: Transformator, Hochspannungskaskade,
Zuführleitungen, Metallmantel etc. ausgelegt werden, wobei diese
Auslegung die konstante, durch den Metallmantel erzeugte Ver
lustleistung berücksichtigt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus
führungsbeispiels, mit Bezug auf die Zeichnung, näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen
Beschichtungsarm nach der Erfindung,
Fig. 2 in perspektivischer
Ansicht einen Abschirmmantel in Einzeldarstellung.
In einem im ganzen mit 10 bezeichneten Beschichtungsarm sind eine
Zuführleitung 11 für Beschichtungspulver und eine Niederspan
nungsleitung 12 vorgesehen. Ein im Beschichtungsarm 10 unterge
brachter Hochspannungserzeuger 13 besteht im wesentlichen aus
einem Transformator 14 und einer dem Transformator 14 nach
geschalteten Hochspannungskaskade 15. Der Transformator 14 ist von
einem ringförmigen, geerdeten Abschirmmantel 16 umgeben. Dabei
soll hier unter "Erden" auch das Legen an Masse verstanden
werden. Die Niederspannungsleitung 12 führt zur Niederspannungs
seite (Primärspule) 17 des Transformators 14. Die Hochspan
nungsseite (Sekundärspule) 18 des Transformators 14 ist mit dem
Eingang der Hochspannungskaskade 15 gekoppelt, deren Hoch
spannungsausgang zu einer Sprühelektrode 19 führt. Die Sprühelek
trode 19 für die elektrostatische Aufladung des Beschichtungspul
vers ist in einer Ionisierkammer 20 angeordnet, in der auch die
Pulverzuführleitung 11 mündet. Am Umfang des Beschichtungsarms
10 sind mit der Ionisierkammer 20 in Verbindung stehende (nicht
gezeigte) düsenartige Auslaßöffnungen für das Beschichtungspulver
vorgesehen, die in axialer Richtung über eine begrenzte Länge des
Beschichtungsarms, mit Abstand zueinander, angeordnet sind.
Der Beschichtungsarm ist von einem in Pfeilrichtung A bewegbaren
Rohrstück 21 umgeben. Beim Beschichtungsvorgang kommt die
Innenfläche der Schweißnaht des Rohstücks 21 über die in einer
Reihe angeordneten Auslaßöffnungen zu liegen, wobei das Rohrstück
am Beschichtungsarm anliegen kann oder mit einem Abstand zu den
Auslaßöffnungen geführt wird. Zur besseren elektrostatischen
Aufladung kann neben den Auslaßöffnungen im Beschichtungsarm 10
ein Schlitz oder eine entsprechende andere Öffnung der Ionisier
kammer 20 zur Umgebung vorgesehen sein, in dem die oder eine
weitere Elektrode angeordnet ist.
Ferner ist am freien Ende des Beschichtungsarmes 10 eine
Halterung 22 vorgesehen, von der die beschichteten Rohrstücke
abgenommen werden können.
Die Abschirmung 16 des Transformators 14 besteht beim gezeigten
Ausführungsbeispiel aus einem Abschirmring aus ferromagnetischem
Material in Form eines Ringes, der mit Abstand den Transformator
umgibt. Der Mantel 16 ist an seinen beiden Stirnseiten offen und
steht seitlich einige Millimeter über den Transformatorrand über.
Der Abstand von Abschirmmantel 16 zu Transformator 14 liegt,
abhängig von der Bauart und Größe des Transformators, vorzugs
weise in einem Bereich von 2 bis 10 mm. Der Transformator 14
selbst kann beispielsweise in Kammerbauweise oder in Lagenbauwei
se ausgeführt sein. Da der gesamte Hochspannungserzeuger im
Beschichtungsarm 10 untergebracht werden soll, werden vorzugs
weise Transformatoren kleiner Bauart verwendet, die demzufolge
auch eine entsprechend geringe Ausgangsleistung aufweisen.
Der gezeigte Beschichtungsarm 10 bildet den Endabschnitt eines
(nicht vollständig gezeigten) Kunststoff-Trägerarmes, um den
herum in einem ersten Arbeitsschritt beschichtete Bleche gebogen
werden und an dem in einem zweiten Arbeitsschritt diese gebogenen
Bleche zu Rohrstücken verschweißt werden. Bei der Herstellung der
Rohrstücke werden diese von einer nicht gezeigten Fördereinrich
tung längs des Trägerarmes zwischen den einzelnen Bearbeitungs
stufen weiterbewegt und überstreichen am Ende des Träger- bzw. des
Beschichtungsarmes den Hochspannungserzeuger 15.
Zur Erläuterung der Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung
ist zunächst folgendes festzuhalten. Meist wird der Hochspan
nungserzeuger für solche Sprühgeräte als ein sogenannter "Selbst
schwinger-Oszillators" betrieben. Die Primärspule 17 des Trans
formators 14 wird bei Betrieb der Beschichtungsvorrichtung über
die Niederspannungsleitung 12 durch eine mit einer Arbeitsfre
quenz betriebenen Versorgungs-Wechselspannung gespeist. Hierfür
ist bei den bekannten Beschichtungsarmen ein Netzgerät vorgese
hen, das eine Versorgungs-Wechselspannung mit einer auf die Kom
ponenten des Hochspannungserzeugers abgestimmten Arbeitsfrequenz
ausgibt, wobei der Hochspannungs-Transformator 14 einen fre
quenzbestimmenden Teil dieses sogenannten "Selbstschwinger-
Oszillators" bildet. Der Betrieb des Hochspannungserzeugers ist
also abhängig von dessen einzelnen Komponenten, wie Trans
formator, Hochspannungskaskade etc., sowie induktiven und
kapazitiven Einflüssen, die beispielsweise durch äußere Störun
gen, wie dem Überfahren durch Rohrstücke, entstehen. Diese
bekannten Oszillatoren müssen sich beim Einschalten des Beschich
tungsgerätes auf die Arbeitsfrequenz einschwingen und sollen bei
Betrieb diese Arbeitsfrequenz möglichst genau einhalten. Dabei
soll der Hochspannungserzeugers möglichst bei einer solchen Fre
quenz betrieben werden, bei der sein Wirkungsgrad maximal ist.
Die Arbeitsfrequenz wiederum ist von der Systemauslegung und -
belastung sowie von äußeren Störeinflüssen abhängig.
Bei den bekannten Systemen tritt dabei regelmäßig folgende
Schwierigkeit auf. Zwar kann der Hochspannungserzeuger mit einem
festen Netzgerät, festen Kabellängen und gegebenem Transformator
und Hochspannungskaskade für einen vorgegebene, konstante
Belastung ausgelegt werden. Wenn sich jedoch die Dämpfung des so
gebildeten Schwingkreises durch unterschiedliche Belastungsströ
me ändert, kann dieses System den veränderten Bedingungen nicht
entsprechend angepaßt werden, und die Frequenz des Hochspannungs
erzeugers weicht von der erforderlichen Arbeitsfrequenz ab. Dies
führt zu einer erhöhten Stromaufnahme des Hochspannungserzeugers
und kann zur Folge haben, daß die gewünschte Ausgangsspannung
nicht aufrechterhalten werden kann und der Wirkungsgrad des
Hochspannungserzeugers deutlich fällt. Sehr hohe Belastungen
können zu einem kurzzeitigen, vollständigen Zusammenbruch der
Ausgangs-Hochspannung führen. Die Verlust im Hochspannungs
erzeuger beim Überstreichen des Rohrstückes können kurzzeitig bis
zu 80% gegenüber der Leistungsabgabe bei Abwesenheit des
Rohrstückes betragen.
Bei der Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung ist nun der
Transformator 14 durch den Metallmantel 16 gegen äußere Störein
flüsse abgeschirmt, so daß die Ausgangsspannung des Hochspan
nungserzeugers keinen Schwankungen aufgrund des vom den Beschich
tungsarm überstreichenden Rohrstück erzeugten Magnetfeldes
unterworfen ist. Vielmehr ist die Leistungsaufnahme des ummantel
ten Transformators konstant, und der Schwingkreis des Hoch
spannungserzeugers kann für diese konstante Leistungsaufnahme
ausgelegt werden, so daß er immer eine gewünschte, stabilisierte
Hochspannung abgibt.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Abschirmmantels 16
ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei weist der Abschirmmantel 16
einen durchgehenden Längsschlitz 16a auf, der über einen vom
Stirnrand abstehenden Lappen 16b und einen damit verbundenen, zum
Abschirmmantel 16 koaxialen Ring 16c überbrückt wird. Damit
werden zu Verlusten führende Wirbelströme vermieden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum elektrostatischen Nachbeschichten der Innen
flächen von Schweißnähten innenbeschichteter Rohrstücke (21),
insbesondere für Dosen, mit einem Beschich
tungsarm (10), der an seinem Umfang angeordnete Auslaßöff
nungen für Beschichtungspulver aufweist,
einer im Beschichtungsarm verlaufenden Zuführleitung (11) für Beschichtungspulver,
einem im Beschichtungsarm angeordneten Hochspannungserzeuger (13) bestehend aus einem Transformator (14) und einer nachgeschalteten Hochspannungskaskade (15) und
einer an den Hochspannungserzeuger angeschlossenen Ladeelek trode (19) innerhalb des Beschichtungsarms im Bereich der Pulver-Auslaßöffnungen, wobei der Transformator (14) in radialem Abstand von einem geerdeten Metallmantel (16) koaxial umgeben ist, welcher einen durchgehenden Längsschlitz (16a) aufweist, und wobei der durchgehende Längsschlitz (16a) über einen von der Mantelstirn abstehenden Lappen (16b) und einen koaxialen Ring (16c) überbrückt ist.
einer im Beschichtungsarm verlaufenden Zuführleitung (11) für Beschichtungspulver,
einem im Beschichtungsarm angeordneten Hochspannungserzeuger (13) bestehend aus einem Transformator (14) und einer nachgeschalteten Hochspannungskaskade (15) und
einer an den Hochspannungserzeuger angeschlossenen Ladeelek trode (19) innerhalb des Beschichtungsarms im Bereich der Pulver-Auslaßöffnungen, wobei der Transformator (14) in radialem Abstand von einem geerdeten Metallmantel (16) koaxial umgeben ist, welcher einen durchgehenden Längsschlitz (16a) aufweist, und wobei der durchgehende Längsschlitz (16a) über einen von der Mantelstirn abstehenden Lappen (16b) und einen koaxialen Ring (16c) überbrückt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Metallmantel (16) aus einem ferromagnetischen Werkstoff be
steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Metallmantel (16) mit einem radialen Abstand von 2
bis 10 mm zum Transformator (14) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Metallmantel (16) eine Dicke von 0,1 bis 2
mm aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Transformator (14) Bestandteil eines
selbstschwingenden Oszillators zur Erzeugung der Hochspannung
ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Beschichtungsarm (10) einen Abschnitt
eines Trägerarms für die Herstellung von innenbeschichteten
Rohrstücken bildet und daß der Trägerarm in einem ersten
Abschnitt eine Biegevorrichtung zum Biegen von Rohrstücken
und in einem zweiten Abschnitt eine Schweißvorrichtung zum
Schweißen von Längsnähten an diesen Rohrstücken aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine För
dervorrichtung zum Transportieren des gebogenen Rohrstückes
über den Trägerarm zur Schweißvorrichtung und von dort zum
Beschichtungsarm.
Priority Applications (2)
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Publications (2)
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DE4227455C2 true DE4227455C2 (de) | 1996-04-04 |
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- 1992-08-19 DE DE19924227455 patent/DE4227455C2/de not_active Expired - Fee Related
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1993
- 1993-08-09 CH CH236493A patent/CH687006A5/de not_active IP Right Cessation
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