DE8107630U1

DE8107630U1 - Vorrichtung zum zufuehren eines elektrisch leitfaehigen mediums

Info

Publication number: DE8107630U1
Application number: DE19818107630U
Authority: DE
Original assignee: Ransburg Gema GmbH
Current assignee: Ransburg Gema GmbH
Priority date: 1979-09-19
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1984-04-05
Also published as: DE2937890C2; US4413788A; DE2937890A1

Description

DR. BERG .: DIPL.-JNGVSTAPF· ·· Ά, DIPL.-ING. SCHWABS^,: Dk.£>R

PATENTANWÄLTE Postfach 8602 45 · 8000 München 86

Anwaltsakte 31 476 - 5 -

Beschreibung S

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches elektrisch leitfähiges, flüssiges Medium kann |

beispielsweise, wie auch der DE-P 29 37 890 entnommen werden I

kann, ein Lack oder sonstiges Beschichtungsmaterial sein, das S insbesondere für einen Auftrag mit einem elektrostatischen t Autragsgerät für das Medium verarbeitet wird. y

Für die Potentialtrennung bei solchen flüssigen Medien, die |;

t nötig ist, um Kurzschlüsse zwischen der (auch aus Sicherheits- 5 gründen) geerdeten Materialzuführung und dem mit Hochspannungspotential verbundenen Auftragsgerät zu verhindern, sind mehrere Vorschläge bekannt:

Ein Vorratsbehälter für das Auftragsmaterial, aus dem das elektrostatische Auftragsgerät direkt gespeist wird, wird mit dem elektrostatischen Auftragsgerät elektrisch verbunden, um gemäß der VDE-Vorschrift 0147 keinen Potentialunterschied aufkommen zu lassen.

MM9) 988272 . . Telegramme: Bankkonten: Hype-Bank München 4410122850

988273 Vll/WW/Wa BEROSTAPFPATENT München ' (BLZ 70020011)SwMt Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: ■"· ·! .'*·'"!■" ","..", Biyec Verclnitwik MOnchen 453100(BLZ 700202 70) 983310 052456OBaIf d '· I i .' !". '.'.'. Postscheck München 65343-808(BLZ 70010080)

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Dies hat jedoch den Nachteil, daß durch das begrenzte Fassungsvermögen des Vorratsbehälters ein kontinuierlicher Beschichtungsvorgang nur begrenzt durchgeführt werden kann. Ferner hat die Anordnung eine hohe elektrische Kapazität in Abhängigkeit vom Material des Vorratsbehälters und von der Menge des Auftragsmaterials.
2.

Es wird ein "Zwischenbehälter" vorgesehen, der meist in Verbindung mit einer Hochspannungs- bzw. Erdungs-Einrichtung betrieben wird, um ein Nachfüllen des mit Hochspannungspotential verbundenen Versorgungsbehälters aus einem mit Erdpotential verbundenen Zuführsystems zu ermöglichen.

Hierbei entsteht jedoch ein hoher mechanischer und elektrischer Steuerungsaufwand. Außerdem entstehen hohe elektrische Ladungs- bzw. Entladungsstöße beim Unladen des Zwischenbehälters. Dieser kann außerdem ein "fliegendes" Potential annehmen. Auch hier ist der Nachfüllvorgang nur diskontinuierlich möglich.
3.

In der DE-P 29 37 890 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben, mit der eine direkte, wenn nötig kontinuierlich*, Zuführung des Auftragsmaterials aus einem geerdeten Zuführsystem in einen aus Isoliermaterial bestehenden Behälter durchgeführt werden kann. Die dort be-

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schriebene Methode des Potentailausgleichs findet nach den dort mehr im einzelnen beschriebenen Verfahren der Herstellung elektrisch getrennter Einzelmengen durch eine, vorzugsweise elektrostatische, Zerstäubung statt.

Wird jedoch die zugeführte Menge des Mediums sehr fein verteilt, werden schnellflüchtige Bestandteile des Auftragsmaterials frei. Dabei können einerseits physikalische und/oder chemische Änderungen im Auftragsmaterial entstehen, die dessen Eigenschaften ändern. Außerdem können durch die Zerstäubung im elektrostatischen Feld neben einer Ozonbildung auch gasförmige Spaltprodukte des Auftragsmaterials entstehen, die unter Umständen ein explosives Luft-Gas-Gemisch erzeugen, das eine Gefahrenquelle bildet. Dies muß daher durch zusätzliche Be- oder Entlüftungsvorrichtungen unwirksam gemacht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Potential-Trenneinrichtung der angegebenen Gattung zur Trennung der Potentiale des im Vorratsbehälter und im Verbrauchsbehälter befindlichen Mediums zu schaffen, die kontinuierlich arbeiten kann und dennoch ohne unnötig feines Zerteilen, insbesondere um eine Gasbildung weitgehend zu vermeiden, das Medium vom Vorratsbehälter in den Verbrauchsbehälter überführt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Weiterbildung

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gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

unter "im Verlauf der Zuführleitung" soll auch verstanden sein, daß die Dosiereinrichtung am Anfang oder am Ende der

j;, " Zuführleitung angeordnet ist. Im letzteren Falle tritt das

s. Medium dann direkt aus der Dosiereinrichtung aus. Die Dosier-

I einrichtung ist dabei bevorzugt so ausgestattet, daß sowohl

te eine zeitliche wie mengenmäßige Dosierung möglich ist. Es

ξ kann also sowohl die Menge des mit einem Puls ausgestossenen

• Mediums wie der zeitliche Abstand der Pulse geregelt werden.

i; Daß die jeweils austretende Mediummenge den Bereich des Faraday'sehen Käfigs erst verläßt, wenn sie ohne Verbindung zur

fi Austrittsöffnung im freien Fall befindlich ist, kann sowohl

!"> durch eine entsprechende Ausbildung des Faraday' sehen Käfigs,

f.· insbesondere seiner Abmessungen, wie durch die Zeitfolge und

: die Mengenbestimmung für das Medium, also letztlich durch

i·; eine entsprechende Abstimmung dieser Faktoren aufeinander,

j erreicht werden. Das heißt insbesondere, daß die Tiefe des

j Faraday^!sehen Käfigs so gewählt wird, daß sich die vom Dosier-

|; gerät über die Zuführleitung ausgestossene Mediummenge im

! freien Fall ohne noch eine Verbindung zur Zuführleitung zu

; haben, noch innerhalb des Faraday'sehen Käfigs befindet.

i|, Die erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere den Vorteil, daß

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f die im freien Fall aus dem Abschirmbereich des Faraday'sehen

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Käfigs fallende Mediummenge im eigentlichen elektrostatischen Feld - beispielsweise zwischen einem geerdeten Behälterdeckel und der auf Hochspannungspotential liegenden Mediummenge am Behälterboden - trotz des vorhandenen Potentialunterschiedes nicht mehr elektrostatisch zerstäubt werden kann, da kein andauernder Ladungsausgleich mehr möglich ist (Regentropfenprinzip). Somit können die oben geschilderten Nachteile nicht mehr auftreten.

Bevorzugt ist im Bereich des Faraday'sehen Käfigs,besonders bevorzugt an seinem Ausgang, eine geerdete;Elektrode vorgesehen. Diese sorgt, insbesondere wenn die Behälterwandung aus nichtleitendem Material gebildet ist, für eine definierten Feldlinienverlauf innerhalb des Behälters. In jedem Fall ist der Faraday'sehe Käfig und insbesondere die dem Behälter zugewandte Kante, zuverlässig geerdet.

Bevorzugt ist die geerdete Elektrode als leitender Behälterdeckel ausgebildet. Damit kann der ohnehin zweckmäßige Behälterdeckel (Verringerung der Verschmutzungsgefahr, gegebenenfalls Schaffung eines abgeschlossenen Behälters, siehe unten) auf einfache Weise mehrere Funktionen ausüben.

Bevorzugt ist der Faraday'sehe Käfig als Teil des Behälterdeckels, besonders bevorzugt als in seiner Mitte angeordnete, von der Fallrichtung des Mediums abgewandte, Ausstülpung ausgebildet. Das Medium kann dann mittig durch den Behälter-

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deckel direkt in den Faraday'sehen Käfig eingeführt werden. Die Herstellung des Behälterdeckels gestaltet sich dadurch besonders einfach, da er und der Faraday"sehe Käfig in einem Arbeitsgang hergestellt werden können; durch die vom Behälterinneren abgewandte Ausstülpung beginnt das elektrostatische Feld sicher erst unterhalb des Faraday'sehen Käfigs.

Bevorzugt ist der Verbrauchsbehälter zumindest oberhalb der maximalen Füllhöhe des Mediums aus nichtleitendem Material ausgebildet. Dadurch wird das Hochspannungspotential auf den unbedingt nötigen Bereich beschränkt und es vermindert sich die Gefahr elektrischer Überschläge zwischen Behälter und Deckel oder Zuführung und Behälter erheblich.

Bevorzugt ist zwischen dem Faraday'sehen Käfig und dem Flüssigkeitsspiegel im Verbrauchsbehälter eine Abbrems- und Verteileinrichtung für das Medium vorgesehen. Diese Einrichtung verhindert, daß die Einzelportionen des Mediums direkt auf die Flüssigkeitsoberfläche aufschlagen und so die Behälterwände benetzende Spritzer des Mediums, die die isolierende Wirkung der Behälterwand beeinträchtigen können, entstehen.

Bevorzugt ist für den Flüssigkeitsspiegel im Verbrauchsbehälter eine Höhenregulierung vorgesehen. Dadurch kann der Flüssigkeitsspiegel auf dem für die Weiterverarbeitung un-

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bedingt nötigen Mindestmaß gehalten werden (s.u.). Dabei ist diese Niveausteuerung zweckmäßig mit der Dosiereinrichtung verbunden. Es kann so einerseits verhindert werden, daß der Sicherheitsabstand zwischen Mediumoberfläche und geerdeten Teilen (z.B. leitender Behälterdeckel) unterschritten wird. Insbesondere im Falles eines Oberdruckes (s.u.) im Behälter kann andererseits durch die Verhinderung der Unterschreitung eines Minimums verhindert werden, daß Gas, insbesondere ohne Flüssigkeitspuffer, entweicht.

Bevorzugt ist der Bodenbereich des Verbrauchsbehälters so ausgebildet, daß sich dort nur eine geringe Menge des Mediums pro Höheneinheit ansammeln kann. Dadurch läßt sich einerseits die Höhenregulierung besser regeln, während andererseits die Mediummenge gering gehalten werden kann.

Bevorzugt wird die Mediummenge im Verbrauchsbehälter so klein wie möglich gehalten. Dadurch wird die Abdunstungsfläche verkleinert, beim Anhalten der Anlage bleiben nur kleine Lackmengen zurück, die nicht an der üblichen Umwälzung in Ring- und Zuführleitung teilnehmen, und die Kapazität des auf Hochspannung liegenden Systems wird verringert, so daß gegebenenfalls ein sicherer Betrieb mit elektrostatischen Handsprühgeräten möglich wird.

Bevorzugt sind Deckel und Verbrauchsbehälter so ausgebildet,

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Hierbei wird zweckmäßig die Dosiereinrichtung so ausgebildet, daß sie trotz des herrschenden Überdrucks ihre Funktion erfüllen kann. Mit Hilfe des Überdrucks kann das Medium dann zur Verarbeitungsstelle weiter transportiert werden. Durch ein dichtes Schließen des Behälters kann auch Luftzutritt zum Medium verhindert werden. Sonst ist alternativ bevorzugt zwischen Deckel und Behälter ein Ringspalt ausgebildet, der der Belüftung des Inneren des Verbrauchsbehälters zum Abtragen explosionsfähiger Lösemitteldampf-Luft-Gemische dient und Überschlägen zwischen Behälter und Deckel sowie elektrischen Kriechstrecken bei Farbablagerungen und dem Herausspritzen von Farbteilchen vorbeugt. Der Luftspalt wird beispielsweise dadurch erzeugt, daß der Behälterdeckel frei aufgehängt ist.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur noch näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch die gesamte Anlage gemäß der Erfindung.

Der aus elektrisch isolierendem Material gebildete Verbrauchsbehälter 2 wird ebenfalls isoliert von einer Stütze 1 getragen. Der Behälter ist in seinem unteren Bereich verengt ausgebildet, um eine im Verhältnis zur Füllhöhe nur geringe Menge des Mediums aufzunehmen. Nahe dem Ausgang des Behäl-

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dem Flüssigkeitsspiegel und dem Behälterdeckel befindet sich ein Dielektrium 19, normalerweise atmosphärische Luft. Es kann jedoch auch ein anderes isolierendes gasförmiges Medium verwendet werden, das dazu dient, die Entstehung eines bei Funktenüberschlägen explosionsfähigen Lösemitteldampf-Luft-Gemisches zu vermeiden. Wie eingangs erwähnt, kann der Deckel insbesondere so mit dem Behälter verbunden sein, daß sich ein überdruck aufbauen läßt. Der Behälterdeckel ist in seinem mittleren Bereich, wie in der Zeichnung angedeutet, zu einem Faraday'sehen Käfig 7 ausgebildet. In den Faraday 'sehen Käfig ist die Zuführöffnung 4 der Zuführleitung 6

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ters, unterhalb des vorgesehenen minimalen Flüssigkeitsspiegels, befindet sich ein elektrisch leitfähiger Einsatz 9, der mit der Hochspannungsquelle 18 verbunden ist, und somit die $ Flüssigkeit auf Hochspannungspotential bringt. Der elektrisch ; leitfähige Einsatz kann auch mit dem unteren Teil des Behäl- |

t ters integral ausgebildet sein. ||

Der Verbrauchsbehälter 2 wird durch einen aus elektrisch leit-

fähigem Material, vorzugsweise Metall, bestehenden Deckel J

abgeschlossen. Dieser Behälterdeckel 3 ist geerdet.Zwischen |

dem Behälterdeckel 3 und dem auf Hochspannungspotential lie- jf genden Einsatz 9 bzw. dem Flüssigkeitsspiegel 20 ist ein

elektrisches Feld vorhanden, dessen Potentialgefälle von der |

Höhe der Spannung der Hochspannungsquelle abhängt. Zwischen f.

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eingeführt. Die Zuführleitung verbindet die Zuführöffnung mit einem Vorratsbehälter 14. In der Zuführleitung 6 befindet sich eine Dosiereinrichtung/ die von dem pulsierenden Dosiergerät 5 jeweils abgegebene Mediummenge (durch "Regentropfen" 15 angedeutet) pro Puls ist mit der Dimensionierung des Faraday'sehen Käfigs und der Anordnung der Zuführöffnung darin so abgestimmt, daß, wie erwähnt, die Tiefe des Faraday'sehen Käfigs ermöglicht, daß sich die vom Dosiergerät ansgestossene Mediummenge innerhalb des Faraday'sehen Käfigs schon im freien Fall ohne eine Verbindung mehr zur Zuführleitung befindet.

Die Zuführleitung 6, die Dosiereinrichtung 5 und der Vorratsbehälter 14 sind, ebenso wie der Behälterdeckel 3,mit Erdpotential verbunden.

Um beim Auftreffen der flüssigen Mediummengen 15 auf dem Flüssigkeitsspiegel 20 im unteren Bereich des Behälters ein Spritzen zu vermeiden, sind oberhalb des Flüssigkeitsspiegels Abbrems- und Verteil-Elemente 8 aus vornehmlich isolierendem Material angebracht. Diese haben zweckmäßig z.B. die Form von Kegeln oder Gittern und sind regelmäßig angeordnet.

Um das Volumen der am Behälterboden angesammelten Flüssigkeitsmenge einerseits so klein wie möglich, andererseits möglichst konstant zu halten, wird der Flüssigkeitsspiegel über eine Kontrolleinrichtung 10, die z.B. mit einer pneu-

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matischen Druckmeßdose arbeitet, überwacht. Von dieser über wachungseinrichtung kann die Dosiereinrichtung 5 gesteuert werden, die also auch durch diesen Parameter beeinflußt wird. Somit kann der Flüssigkeitsstand im Behälter entsprechend geregelt werden.

Ober die Leitung 11 wird mit Hilfe einer über eine Isolierwelle von einem Antrieb 13 angetriebenen Dosierpumpe 12 das Medium über die weitere Leitung 16 einer Verarbeitungseinrichtung auf Hochspannungspotential 17 zugeführt. Dies kann beispielsweise ein Sprühorgan wie eine Glocke, Scheibe oder Pistole, sein. Leitungen 11 und 16 sowie die Mediumpumpe und die Verarbeitungseinrichtung 17 sind ebenfalls mit der Hochspannungsquelle leitend verbunden.

Bei der beschriebenen Anlage findet der Potentialausgleich zwischen den über den geerdeten Deckel zugeführten Mediumeinzelmengen und der am Behälterboden angeordneten auf Hochspannungspotential befindlichen Mediummenge durch Ladungsausgleich während des freien Fall der Mediumeinzelmengen statt.

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In einer Potentialtrenneinrichtung für flüssige Medien

' wird das flüssige Medium einem geerdeten Zuführsystem (6,

14) entnommen und über eine Dosiereinrichtung (5) in Ein-

% zelmengen pulsierend einem aus Isoliermaterial bestehenden

Behälter (2) zugeführt. Dabei ist die Zuführöffnung (4)

te für das pulsierend eingebrachte Medium innerhalb eines

Faraday'sehen Käfigs (7) des geerdeten, elektrisch leitfähigen Behälterdeckels angeordnet. Der Faraday'sehe Käfig und die Dosiereinrichtung sind so aufeinander abgestimmt, daß die Mediummenge noch innerhalb des Faraday'sehen Käfigs von der Zuführöffnung völlig getrennt wird.

Die jeweiligen Mediummengen (15) werden im Hochspannungsfeld nicht mehr zerstäubt, so daß eine unnötige Gasbildung und negative Beeinflussung des Mediums vermieden wird.

Die Vorrichtung wird vorteilhaft bei Potential-Trenneinrichtungen für Hochspannungs-Lackspritzanlagen eingesetzt. Hierzu die einzige Figur.

Claims

PATENTANWÄLTE MAIJERKIRCHERSTRASSE 46 - 6000 MÜNCHEN 80 G 81 07 630.4 Ransburg GmbH Anwaltsakte 31 476 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Zuführen eines elektrisch leitfähigen, flüssigen Mediums aus einem geerdeten Vorratssystem zu einem auf Hochspannungspotential liegenden Verbrauchsvorrat in einem Verbrauchsbehälter, wobei zur Versorgung des Verbrauchsbehälters eine vom Vorratssystem ausgehende Leitung, die oberhalb der maximalen Füllhöhe des Verbrauchsvorrats im Verbrauchsspeicher endet, und eine Vorrichtung zur Aufteilung der zugeführten Mediummenge in elektrisch getrennte Einzelmengen vorgesehen sind, insbesondere nach DE-PS 29 37 890, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Aufteilung der zugeführten Mediummenge als im Verlauf der Zuführleitung (6) angeordnete Dosiervorrichtung (5) ausgebildet ist, daß die Austrittsöffnung (4) für die dosierte Medienmenge (15) sich innerhalb eines Faraday'schen Käfigs (7) befindet, und daß die !Dosiervorrichtung (5) für das Medium eine Pulsationsdosiervorrichtung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Faraday'schen Käfigs (7), vorzugsweise an dessen Ausgang, eine geerdete Elektrode vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geerdete Elektrode als leitender Behälterdecke (3) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday'-sehe Käfig (7) als Teil des Behälterdeckels (3) vorzugsweise als in seiner Mitte angeordnete, von der Fallrichtung des Mediums (15) abgewandte, Ausstülpung, ausgebildet ist.

9882 η T* taex: 52456ODERCd . " "fetikktritpn: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 700202 70)

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faraday¹-sche Käfig (7) als Teil des Behälterdeckels (3) vorzugsweise als in seiner Mitte angeordnete, von der Fallrichtung des Mediums (15) abgewandte, Ausstülpung, ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrauchsbehälter (2) zumindest oberhalb der maximalen Füllhöhe (20) des Mediums aus nichtleitendem Material ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Faraday'schen Käfig (7) und dem Flüssigkeitsspiegel (20) im Verbrauchsbehälter (2) Abbrems- und Verteileinrichtungen (8) für das Medium (15) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Flüssigkeitsspiegel (20) im Verbrauchsbehälter (2) eine Höhenregulierung (10) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrauchsbehälter (2) in seinem unteren Bereich (20) verengt ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) und der Verbrauchsbehälter (2) so ausgebildet sind, daß im Inneren des Behälters ein Überdruck entstehen kann.