DE834263C

DE834263C - Elektrisches Entladungssystem und seine Anwendung zur Spritzlackierung

Info

Publication number: DE834263C
Application number: DEG4242A
Authority: DE
Inventors: Grayland T Larsen; Arthur T Lausten
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1951-06-29
Filing date: 1950-10-03
Publication date: 1952-03-17
Also published as: US2767359A; GB720418A; DE966038C

Description

Elektrisches Entladungssystem und seine Anwendung zur Spritzlackierung Die Erfindung betrifft elektrische Entladungssysteme, wie sie beispielsweise zur Ladung von Teilchen von überzugsstoffen verwendet werden und betrifft insbesondere die Kraftversorgung solcher Systeme. Noch spezieller betrifft die Erfindung Mittel zur Beseitigung von Bedingungen für das Entstehen von Oberschlagsfunken bei solchen elektrischen Entladesystemen.
Bei solchen für Spritzlackierungsapparate verwendeten Systemen ist es wünschenswert, die elektrische Entladung, die die Farbstoffteilchen aufladet, im wesentlichen konstant zu halten, um einen gleichmäßigen Überzug zu gewährleisten. Es ist erwünscht, daß dieser Entladestrom so hoch wie möglich ist, um den Teilchen eine hohe elektrostatische Ladung mitzuteilen. Die elektrische Entladung bei diesem Apparattyp bewirkt jedoch eine. lonisierung der Atmosphäre in der Nähe der Entladungselektroden, was zu einer Funkenbildung zwischen den Elektroden führt. Diese Funkenbildung ist, wenn sie unkontrolliert bleibt, sehr gefährlich, wenn entflammbare Spritzstoffe, wie beispielsweise Farbe; verwendet werden. Es ist deshalb erwünscht, daß der Strom an den Elektroden so gesteuert wird, daß ein Lichtbogen oder Funken mit zur Entzündung des Stoffes ausreichendem Energieinhalt bei keiner Betriebsbedingung erzeugt wird.
Die Erfindung schafft eine Sicherheitsvorrichtung zur Unterdrückung von Lichtbögen zwischen den elektrischen Entladungselektroden.
Dies wird durch eine entsprechende Vergrößerung des Entladestromes bewirkt, die eine Verminderung der Entladespannung zur Folge hat. Die Lichtbogenbedingungen werden verhindert und dadurch vermieden, daß die Spannung an den zur Lichtbogenbildung neigenden Elektroden vermindert wird.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung durch Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt Fig. t ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Steuersystems und Fig.2 ein Schaltbild eines Teils eines Stromkreises, nach welchem das in Fig. i dargestellte System geähdert werden kann.
Der in Fi.g. i dargestellte Steuerkreis ist so eingerichtet, daß er mit einer Spritzpistole 2 üblicher Bauart zusammen arbeiten kann, die überzugsmaterLil durch eine elektrisch geladene Zone auf Gegenstände sprüht, die überzogen werden sollen und hierbei nicht dargestellt sind. Diese Ladungszone wird erzeugt zwischen einer elektrischen Entladungselektrode .4 und einer elektrischen Stromsammelelektrode 6. Die Entladungselektrode 4 kann kleine, spitze Entladungspunkte oder kleine Drähte besitzen. Es ist erforderlich, daß diese Elektrode Spitzen, Drähte oder Kanten mit einem sehr kleinen Krümmungsradius hat, um eine Entladungskonzentration zu ermöglichen, die zur Erzeugung der elektrischen Entladung ausreicht. Die Stromsammelelektrode 6 kann eine ebene Oberfläche haben. Sie kann als Stange ausgebildet sein oder irgendeine andere Gestalt haben, die einen großen Krümmungsradius hat, um die elektrische Entladung zu verhindern. Die Elektrode 4 ist gegen Elektrode 6 mit einem Isolator 8 isoliert, wogegen die Elektrode 6 gegen die Spritzpistole 2 mit einem Isolator i o und gegen die Auflage 12 mit einem Isolator 14 isoliert ist.
Der hochgespannte Gleichstrom für die Entladung an der Elektrode 4 wird durch einen Stromkreis erzeugt, der einen Hochfrequenzoszillator, einen Verstärker und einen Gleichrichter besitzt. Der Verstärker der erfindungsgemäßen Anordnung hat einen Verstärkungsfaktor, der von einer Gegenkopplungsspannung gesteuert wird, die von dem Entladestrom abhängt.
Der Oszillator ist in üblicher Weise aufgebaut und besitzt eine Röhre und einen damit verbundenen Abstimmkreis, der auf irgendeine beliebige Hochfrequenz eingestellt wird. Der abgestimmte Kreis besitzt induktiv gekoppelte Spulen 18, 20 und ist auf die gewünschte Frequenz durch einen festen Kondensator 22 und einen veränderbaren Kondensator 24 abgestimmt. Eine negative Vorspannung für das Gitter 3o der Röhre 16 entsteht an einem Widerstand 26 und einem Kondensator 28. Der Heizstrom für die Röhre 16 wie auch für die anderen Röhren dieses Kreises kann aus einer geeigneten Stromquelle A entnommen werden.
Die Anodenspannung für die gittergesteuerten Röhren wird aus einer üblichen Spannungsquelle B entnommen. Diese Anodenspannungsquelle ist gegen Hochfrequenz von der Anode 32 der Oszillatorröhre 16 durch eine Drosselspule 34 blockiert. Die Anode 32 ist mit dem obenerwähnten abgestimmten Kreis über einen Kondensator 36 gekoppelt. Ein Vorwiderstand 38 erzeugt eine geeignete Gleichspannung an der Anode 32. Die erzeugte Frequenz, die einige iookHz ausmachen kann, ist über einen Kondensator 42 an eine 1'entodcnverstärkerröhrc 4o gekoppelt, die ein Steuergitter 44 und ein Schirmgitter 46 mit einem scharfen Kcnnliiiierikni;k (cutofi) hat, um so eine sehr empfindliche Regelung ihrer Verstärkung zu gestatten. Das Gitter dieser Röhre ist selbst vorgespannt durch einen Kondensator 48 und den Kathodenwiderstand 49. Die Schirmgitter- und Anodenspannung für diese Röhre. wird aus einer Quelle B über Widerstände 5o und 52, Kondensatoren 54 und 56 und eine Drosselspule 58 erhalten.
Um die Entladung an der Elektrode 4 zu erzeugen, ist der Ausgang des Verstärkers, der mit einer Röhre 4o bestückt ist, mit einem zweiten Verstärker mit einer I'entodenröhre 66 gekoppelt, die eine Anode 68, ein Bremsgitter 7o, ein Schirmgitter 72, ein Steuergitter 74 und einen Heizfaden 76 hat. Dieser Verstärker hat eincii abgestimmten Anodenkreis, der aus einem Kondensator 78 und einer Induktivität 8o besteht und der die gleiche Resonanzfrequenz wie der abgestimmte Kreis des Oszillators 16 hat. Die Anoden- und Schi,rmgitterspannung wird aus der üblichen Stromquelle B über eine Induktivität 82 und ein Siebglied erhalten, das sich aus einem Widerstand 84 und Kondensatoren 86 und 88 zusammensetzt. Der Ifochfrequenzausgang dieses Verstärkers ist induktiv mit einem Gleichrichter durch die Gegeninduktivität der Spulen 8o und 9o gekoppelt. Dieser Gleichrichter besitzt Röhren 92, 94 und 96 sowie Kondensatoren 98, Zoo, 102 und 1o4. Die Heizdrähte der drei Gleichrichter können mit Heizstrom aus einer größeren Anzahl normaler Stromquellen A gespeist werden. Die negative Ausgangsspannung dieses Gleichrichters wird an den Kondensatoren 1001, 102 und 104 erzeugt und der Entladungselektrode 4 über eine Leitung i o6 zugeführt.
Ein wesentliches Erfindungsmerkmal ist eine Vorrichtung zur Regelung der Verstärkung von einem der Verstärker in Abhängigkeit von dem zwischen den Elektroden 4 und 6 fließenden Strom. Diese Verstärkungsregelung wird durch eine Gegenkopplung von dem veränderbaren Widerstand 6o zu dem Gitter 44 der Röhre 4o über ein Siebglied erhalten, das aus einem Kondensator 62 und einem Widerstand 64 besteht. Der Widerstand 6o ist veränderbar eingerichtet, so daß der Bedienende den Entladestrom so einstellt, daß er die höchstwirksame Ladung der Farbstoffteilchen erhält. Der Kreis kann auch eine Strommelßeinrichtung 16o zur Anzeige des Entladestronies enthalten. Die Größe der am Widerstand 6o liegenden Spannung ist dem Strom direkt proportional, der zwischen den Elektroden 4 und 6 fließt, und infolgedessen ist die negative Gitterspannung und die sich daraus ergebende Verstärkungsregelung der Verstärkerstufc mit der Röhre 4o eine Funktion des zwischen diesen Elektroden 4 und 0 fliel.',ciidcii Stri»ncs. Wenn die Lichtbogen bedingungen zwischen diesen beiden Elektroden erreicht werden, fließt zwischen ihnen ein übermäßig starker Strom. Bei dieser Erhöhung des Stromes tritt eine Verminderung der Verstärkung der R<ihre 4o ein, die eine Verminderung der Spannung an der Elektrode 4 ergibt, auf diese Weise den Entladestrom vermindert und die Bildung von Lichtbögen verhindert. Arbeitsweise Die Arbeitsweise des in Fig. t gezeigten Systems ist folgende: Bei geeigneten Spannungen an A und B erzeugt der Oszillator, zu dem die Röhre 16 gehört, eine Schwingung von einer Frequenz von einigen Hundert kHz, die dem Gitter 44 der Verstärkerröhre 4o zugeführt wird. Die Ausgangsleistung dieser Röhre wird dem Gitter 74 der Röhre 66 über einen Kopplungskondensator i o8 parallel zu einer Induktivität t io und einem Widerstand 112 zugeleitet. Die Röhre 66 erzeugt Hochspannungsschwingungen in dem Kreis 78 bis 8o von gleicher Frequenz wie die Oszillatorschwingungen. Diese Hochspannungsschwingungen werden den Gleichrichterröhren 92, 94 und 96 zugeführt, um einen negativen hochgespannten Gleichstrom in der Größenordnung von 3o kV an der Entladeelektrode 4 zu erzeugen. Diese Spannung ist genügend groß, um eine elektrische Entladung und Ionisierung der die Spitzen der Elektrode 4 umgebenden Atmosphäre zu bewirken. Die Entladung ladet die i'`berzugteilchen auf, die von der Spritzpistole 2 ausgestoßen werden. Zwischen den Elektroden 4 und 6 fließt ein elektrischer Strom,'dess-en Größe zur Ladung der Farbstoffteilchen ausreicht.
Die Ionisierung genügt, um Bedingungen für die Entstehung eines Lichtbogens zu schaffen, und der Zündfunke kann erzeugt werden, wenn der Elektrodenentladestrom nicht genau gesteuert und ausreichend niedrig gehalten wird. Dieser Strom fließt durch den Widerstand 6o. Der an diesem entstehende Spannungsabfall wird zurück zur höhne 40 geleitet, um so die Spannung an der Elektrode unterhalb eines unsicheren Wertes zu vermindern und dadurch den Entladestrom genügend niedrig zu erhalten, so daß die Bildung eines Lichtbogens vermieden wird.
Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsart des Oszillators und des geregelten Verstärkers. Der Ausgang an dem Punkt C dieses Kreises kann mit dem Punkt C in dem Stromkreis der Fig. t gekoppelt werden, und die Regelspannung an dem Punkt D, in Fig. i kann mit dem Punkt D in Fig. 2 verbunden werden. Die Heizströme und Anodenspannungen für die Röhre 114 in dem Oszillator und für die Röhre i 16 im Verstärker werden üblichen Stromquellen A und B wie in Fig. i entnommen.
Der in Fig.2 gezeigte Stromkreis unterscheidet sich von dem in Fig. i dargestellten dadurch, daß der Oszillator einen abgestimmten Anodenkreis hat, der aus einer Induktivität 216, einem veränderbaren Kondensator i 18 und einem festen Kondensator i 2o besteht. Dieser ist mit eitlem abgestimmten Gitterkreis gekoppelt, der sich aus einer Induktivität 121, einem veränderbaren Kondensator 122 und einem festen Kondensator 123 zusammensetzt. Die negative Gittervorspannung für die Röhre 114 wird durch einen Vorspannungskreis erhalten; der den Kathodenwiderstand 124 und einen Kondensator 126 besitzt. Der Ausgang des Oszillators ist mit dem Steuergitter 128 der Verstärkerröhre 116 über einen Mittelabgriff an der Induktivität 121 gekoppelt. Diese Verstärkerröhre hat einen scharfen Kennlinienknick (cutoff). Die automatische Gittervorspannung wird durch einen Widerstand 13o und einen Kondensator 132 erzeugt. Die Spannungen für das Schirmgitter 134 und die Anode 136 kommen von einer üblichen Stromquelle B über einen Widerstand 138. Die Schirmgitterspannung wird von einer Stromquelle B über ein Siebglied geleitet, das aus Kondensatoren 14o und 142 und einem Widerstand 144 besteht. Der Anodenkreis der Röhre 116 hat einen primären Kreis, der aus einem festen Kondensator 146, einem veränderbaren Kondensator 148 und einer Induktivität 150 gebildet ist. Die Spule i 5o ist mit einer zweiten Spule 152 in einem ähnlichen Kreis gekoppelt, der durch einen veränderbaren Kondensator 154 und einen festen Kondensator 156 abgestimmt wird. Der Kopplungsfaktor zwischen diesen beiden Kreisen liegt nahezu bei der kritischen Kopplung, um eine Hochspannungsschwingung an dem Punkt C zu erhalten. Die Verstärkung, die von dem Verstärkerkreis, zti dem die Röhre 116 gehört, erhalten wird, wird durch die Regelspannung von D gesteuert, die eine negative Gitterspannung schafft, die dem Entladestrom zwischen den Elektroden 4 und 6, wie in Fig. i veranschaulicht, direkt verhältnisgleich ist.
Wenn der in Fig. 2 gezeigte Kreis mit einem Teil des in Fig. i dargestellten Systems verwendet wird, dann arbeitet die Anordnung im wesentlichen so, wie oben in Verbindung mit der Fig. i beschrieben. Deshalb wirft hier keine weitere Beschreibung für notwendig gehalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. KräLftversorgungsvorrichtung für ein elektrisches Entladungselektrodensystem, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Hochfrequenzoszillator, einten Verstärker und einen Gleichrichter besitzt, wobei die Verstärkung des Verstärkers durch den zwischen den Entladungselektroden fließenden Strom gesteuert wird, derart, daß seine Verstärkung eine umgekehrte Funktion des Stromflusses an genannter Entladungselektrode ist.
2. Kraftversorgungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker aus einer oder mehreren Verstärkerröhren besteht, von denen eine negative Gittervorspannung in Abhängigkeit vom Entladungselektrodenstrom gesteuert wird.
3. Kraftversorgungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsverstärkung des Verstärkers durch eine negative Gegenkopplung aus dem Entladungselektrodensystem gesteuert wird. a.
Kraftversorgungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Entladungselektroden fließende Strom durch einen Widerstand fließt, wobei der daran entstehende Spannungsabfall die Verstärkung des Verstärkers steuert.
5. System zum Spritzen eines trockenen Ü berzugsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß es eine spitze Entladungselektrode und eine zweite Elektrode mit größerer Oberfläche als die Entladungselektrode, die quer zur Bewegungsrichtung des gesprühten flberzugsmaterials angeordnet ist, und eine Gleichstromversorgungseinrichtung aufweist, die eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden genannten Elektroden erzeugen kann, deren Gröle eine umgekehrte Funktion des zwischen beiden Elektroden herrschenden Stromflusses ist.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromversorgungseinrichtung einen Hochfrequenzoszillator, einen Verstärker und einen Gleichrichter aufweist, wobei die Verstärkung des Verstärkers durch die Größe des Stromflusses an den Entladeelektroden gesteuert wird, derart, daß seine Verstärkung eine umgekehrte Funktion des Stromflusses an den Entladeelektrodeii ist.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ciue Elektronenröhre mit scharfem Kennlini^nkiii k (-utoff) aufweist. B.
System nach Anspruch 6 oder 7, dadur:h gekennzeichnet, daß die Spannungsverstärkung des Verstärkers durch eine negative Gegenkopplung von dem Entladungselcktrodensystem gesteuert wird.
9. System nach Anspru.-h 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom, der an der Entladungselektrode fließt, auch durch einen Widerstand fließt. und daß der an diesem Widerstand entstehende Spannungsabfall zur negativen Gegenkopplung verwendet wird, um die Verstärkung des Verstärkers zu regeln. i o. Kraftversorgungseinrichttnig, dadurch gekennzeichnet, daß sie für ein Farbspritzsystem mit elektrostatischer Teilchenaufladung verwendet wird.