EP3074984A1 - Hochspannungskabel - Google Patents

Hochspannungskabel

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EP3074984A1
EP3074984A1 EP15700086.0A EP15700086A EP3074984A1 EP 3074984 A1 EP3074984 A1 EP 3074984A1 EP 15700086 A EP15700086 A EP 15700086A EP 3074984 A1 EP3074984 A1 EP 3074984A1
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EP
European Patent Office
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cable
cable core
voltage cable
voltage
jacket
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EP15700086.0A
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Siegfried Poppe
Heiko Kamp
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Duerr Systems AG
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Duerr Systems AG
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Publication date
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    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage cable, in particular for electrostatic coating agent charging in a coating system.
  • Figure 1 shows a conventional high-voltage cable 1 with a cable core 2 of a copper wire or copper wires, the cable core 2 surrounding Feldglät ter 3 made of electrically conductive made polyolefin, a jacket surrounding the field smoothing 3 insulating jacket 4 made of electrically insulating polyolefin and an outer jacket. 5 made of polyurethane (PU), wherein the outer jacket 5 in addition to egg ner additional electrical insulation for a sufficient de abrasion resistance and chemical resistance of the high voltage cable 1 provides.
  • PU polyurethane
  • the low electrical resistance of the high-voltage cable 1 can namely lead to strong current oscillations when used in an electrostatic coating system during a discharge, which is undesirable.
  • FIG. 2 shows a correspondingly improved high-voltage cable 1, as described in EP 0 829 883 A2.
  • This high voltage cable 1 is partly in agreement with the high voltage cable 1 described above and shown in FIG to avoid repetition, reference is made to the above description, the same reference characters being used for corresponding details.
  • a special feature of this high-voltage cable 1 is that the insulation jacket 4 consists of two coaxial and in radia ⁇ ler direction superimposed layers 4.1, 4.2.
  • the cable core 2 consists of an electrically insulating plastic (eg polyester) and therefore does not conduct electricity.
  • the filament-shaped and electrically insulating cable core 2 serves as a mechanical carrier for a conductor layer 6, which may consist of polyethylene (PE) filled with soot particles, for example.
  • a conductor layer 6 has a much greater electrical resistance than the conductive cable core 2 made of copper according to FIG. 1. This is advantageous because the high-voltage cable 1 according to FIG. 2 thus has a greater electrical resistance, whereby when used in an electrostatic coating system unwanted current vibrations are damped during discharge operations.
  • a disadvantage of the high-voltage cable 1 according to FIG. 2 is the fact that the electrical conductivity can be lost on contact with vaseline or insulating oils (eg transformer oil). In the conventional plug-in technology of high-voltage cables, filling with a line is provided.
  • This vaseline can penetrate from the cable ends of the high-voltage cable 1, starting in the high-voltage cable 1, wherein the high-voltage cable 1, based on the capillary effect from the cable end starting with vaseline can soak.
  • the penetrating vaseline has the consequence that the conductive layer 6 becomes electrically insulating due to the vaseline which diffuses in, the high-voltage cable 1 becoming inoperative.
  • the invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved high-voltage cable, which is particularly suitable for use in an electrostatic coating system.
  • the high-voltage cable according to the invention when used in an electrostatic coating system is intended to damp the unwanted current oscillations that can occur during charging and discharging when the known high-voltage cable according to FIG.
  • the high-voltage cable according to the invention should also prevent the electrical conductivity from being influenced or even lost by the contact with petroleum jelly or insulating oils (for example transformer oil).
  • petroleum jelly or insulating oils for example transformer oil.
  • the invention initially provides a correspondence with the prior art that the high-voltage cable has a centrally arranged cable core, which is surrounded by an electrically insulating insulating jacket.
  • the invention differs from the conventional high-voltage cables described above in that the cable core has a medium electrical resistance.
  • the cable core is therefore not highly electrically conductive, whereby unwanted current oscillations during charging and discharging operations are avoided.
  • the high voltage cable according to the invention is insensitive to vaseline or insulating oils and barely changes its electrical resistance.
  • average electrical resistance used in the context of the invention is to be distinguished from an electrical conductor (eg copper) on the one hand and an electrical insulator on the other hand and preferably has the meaning that the electrical resistance in relation to the length of the high-voltage cable is in the range of 1 k ⁇ / m -LMQ / m, 2kQ / m-500kQ / m, 5kQ / m-200kQ / m or 10kQ / m-50kQ / m.
  • the electrical resistance of the conductive cable core is therefore preferably in a range which is suitable for use in an electrostatic coating system for electrostatic coating agent charging.
  • the cable core consists of twisted nonwoven strips, which in turn are composed of a plurality of filaments and are themselves electrically conductive or made electrically conductive.
  • a single nonwoven strip can be twisted and then form the cable core.
  • several nonwoven strips are twisted in several strands and then form the cable core.
  • the individual fibers or filaments of the nonwoven strips consist of an electrically conductive plastic, for example polyethylene (PE), the filled with carbon black particles, as described in EP 0 829 883 A2.
  • PE polyethylene
  • the individual fibers of the nonwoven strip consist of an electrically insulating plastic which is made electrically conductive by a surface coating with an electrically conductive material.
  • the cable core has a film which is either itself electrically conductive or provided with an electrically conductive coating.
  • the invention can prevent vaseline from ever penetrating into the high voltage cable due to the capillary effect.
  • the invention can also prevent the penetrated petroleum jelly or insulating oils from influencing or even resulting in a loss of electrical conductivity, this effect resulting from the design of the high-voltage cable according to the invention.
  • the penetration of vaseline into the high voltage cable can be prevented in the invention in turn in two different ways.
  • the cable core can be so coarse-grained that the spaces between the individual fibers of the cable core are so large that the capillary force is insufficient to suck petroleum jelly into the intermediate spaces. In this way, it is thus prevented that Vaseline ever penetrates into the high-voltage cable according to the invention.
  • penetrating vaseline into the high-voltage cable can also be prevented by eliminating the gaps between the fibers of the cable core, so that the cable core can not absorb any vaseline at all.
  • the fleece strips of the cable core can be twisted so much that the spaces between the individual fibers are almost completely eliminated.
  • the interstices between the fibers of the cable core are filled in order to prevent vaseline from penetrating into the intermediate spaces.
  • the electrically conductive cable core in the high-voltage cable according to the invention can be surrounded by a so-called field smoothing device, as is already known from the prior art.
  • a field straightener may consist, for example, of electrically conductive plastic, such as polyolefin, for example
  • EP 0 829 863 A2 is known.
  • the field smoother also preferably has an average electrical resistance, the meaning of this term having already been explained above.
  • the electrical resistance of the field trowel is preferably greater than the electrical resistance of the cable core in order to be able to effect field smoothing.
  • the electric resistance of the field trowel is preferably smaller than the electrical resistance of the insulation jacket.
  • the field smoother is angeord net between the cable core and the insulation jacket, as it is already known from the prior art. It should be mentioned that the field straightener rests preferably without an intermediate layer directly on the cable core or on the conductive coating of the cable core.
  • the high voltage cable preference, in accordance with the prior art, a shielding to electrically shield the high voltage cable, the shielding is preferably low impedance.
  • the shielding of a copper braid or a combination of copper braid braid with a plastic preference, in accordance with the prior art, a shielding to electrically shield the high voltage cable, the shielding is preferably low impedance.
  • the shielding of a copper braid or a combination of copper braid braid with a plastic preference, in accordance with the prior art, a shielding to electrically shield the high voltage cable, the shielding is preferably low impedance.
  • the shielding of a copper braid or a combination of copper braid braid with a plastic preference, in accordance with the prior art, the shielding is preferably low impedance.
  • the shielding of a copper braid or a combination of copper braid braid with a plastic preference, in accordance with the prior art, the shielding is preferably low impedance.
  • the dielectric strength of the high-voltage cable depends, inter alia, on the field distribution within the high-voltage cable.
  • the field strength should therefore be as small as possible at the conductor layer.
  • the field strength depends on the ratio of the diameter dA of the shielding shell to the diameter dS of the cable core, wherein the diameter ratio dA / dS should be in the range of 1.5-5 2 - 4 or 2 - 3.4.
  • the high-voltage cable according to the invention preferably has sufficient dielectric strength for use in an electrostatic coating system.
  • the dielectric strength of the high-voltage cable is therefore preferably at least 1 kV, 2 kV, 5 kV, 10 kV, 20 kV, 50 kV, 100 kV or even 150 kV.
  • the high-voltage cable preferably has an electrical capacitance which allows use in an electrostatic coating system.
  • the electrical capacity of the high-voltage cable is therefore preferably in the range of lpF / m-1000pF / m,
  • the electrically moderately conductive cable core can be electrically surrounded with field straightener at connection points along the high-voltage cable.
  • these connection points do not extend over the entire length of the high-voltage cable, but are only punctiform.
  • the electrical contacting of the high-voltage cable at the cable ends can take place, for example, by means of a metallic connecting rod, which is inserted or screwed axially into the end face of the cable core in order to electrically contact the high-voltage cable.
  • a metallic connecting rod which is inserted or screwed axially into the end face of the cable core in order to electrically contact the high-voltage cable.
  • Other connection techniques such as Cutting and clamping technology are also applicable.
  • the invention not only comprises the high-voltage cable described above as a single component. Rather, the invention also encompasses the novel use of such a high-voltage cable for the electrical Rostatischen coating agent charging in a coating plant, in particular in a paint shop for painting automotive body components as well as in the partial painting in the general or supplier industry.
  • the invention also encompasses an electrostatic coating agent charge which can be used, for example, in a painting installation in order to electrostatically charge the coating agent to be applied (for example paint, powder paint).
  • an electrostatic coating agent charge which can be used, for example, in a painting installation in order to electrostatically charge the coating agent to be applied (for example paint, powder paint).
  • the coating agent charging according to the invention initially has a high voltage generator which generates the required high voltage for charging the coating agent. Furthermore, the coating agent charging according to the invention comprises a high-voltage electrode in order to electrostatically charge the coating agent to be applied.
  • Such high voltage electrodes are known per se from the prior art and may be formed, for example, as external electrodes of a rotary atomizer. However, within the scope of the invention, there is also the possibility of direct charging within a rotary atomizer.
  • the electrical connection between the high-voltage generator and the high-voltage electrode takes place at least over part of the connection length through the high-voltage cable according to the invention, as described above.
  • FIGS. Show it: 1 shows a cross-sectional view of a conventional high-voltage cable with a cable core made of copper,
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a conventional high-voltage cable with an electrically insulating cable
  • Cable core which is electrically conductive coated
  • Figure 3 is a cross-sectional view of an inventive
  • FIG. 4 shows a modification of FIG. 3 with an additional one
  • Figure 5 is a schematic representation of a coating agent charge according to the invention.
  • FIG 3 shows a preferred embodiment of a high-voltage cable 1 according to the invention, which partially coincides with the high voltage cable 1 described above and shown in Figure 2, so reference is made to avoid repetition of the above description, with the same reference numerals are used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment according to the invention consists in the design and construction of the cable core 2.
  • the cable core 2 consists here of twisted nonwoven strips, each consisting of several filaments (fibers) and are made electrically conductive.
  • the cable core 2 thus consists of plastic as a carrier material, the
  • the cable core 2 Therefore, it has a mean electrical resistance in the range of 10 ku / m-lOOkü / m.
  • the design of the cable core 2 of twisted nonwoven strips advantageously prevents in comparison to the conventional high voltage cable 1 according to Figure 2 that penetrating vaseline, the electrical conductivity of the high-voltage cable 1 be ⁇ impaired.
  • the average electrical resistance of the cable core 2 in comparison to the conventional high-voltage cable 1 according to FIG. 1, ensures that no excessive current oscillations occur during discharging operations in an electrostatic coating system.
  • FIG. 4 shows a modification of FIG. 3, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is that between the outer sheath 5 and the outer layer 4.2 of the insulation sheath 4, a shielding shell 7 is additionally arranged, which may consist of a copper braid.
  • FIG. 5 shows, in a highly simplified manner, a coating agent charge according to the invention with a high-voltage generator 8, which is connected via the high-voltage cable 1 according to the invention to an electrostatic atomizer 9, as is known per se from the prior art.
  • the electrostatic atomizer 9 is a spray 10 of an electrostatically charged coating agent (eg Paint) on an electrically grounded motor vehicle body component 11 from.
  • an electrostatically charged coating agent eg Paint
  • the average electrical resistance of the high-voltage cable 1 advantageously ensures that no excessive current oscillations occur during discharging operations.
  • the above-described structural design of the high-voltage cable 1 has the advantage that penetrating vaseline does not lead to a change or even to a loss of electrical conductivity of the high-voltage cable 1.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochspannungskabel (1), insbesondere zur elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage, mit einer mittig angeordneten Kabelseele (2) und einem elektrisch isolierenden Isolationsmantel (4.1, 4.2), der die Kabelseele (2) mantelförmig umgibt. Es wird vorgeschlagen, dass die Kabelseele (2) einen mittleren elektrischen Widerstand aufweist.

Description

BESCHREIBUNG
Hochspannungskabel
Die Erfindung betrifft ein Hochspannungskabel, insbesondere zur elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung in einer Beschichtungsanlage .
Figur 1 zeigt ein herkömmliches Hochspannungskabel 1 mit einer Kabelseele 2 aus einer Kupferlitze bzw. aus Kupferdrähten, einem die Kabelseele 2 mantelförmig umgebenden Feldglät ter 3 aus elektrisch leitfähig gemachtem Polyolefin, einem den Feldglätter 3 mantelförmig umgebenden Isolationsmantel 4 aus elektrisch isolierendem Polyolefin sowie einem Außenmantel 5 aus Polyurethan (PU), wobei der Außenmantel 5 neben ei ner zusätzlichen elektrischen Isolierung für eine ausreichen de Abriebfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit des Hochspannungskabels 1 sorgt.
Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen bekannten Hochspannungskabel 1 ist der sehr geringe elektrische Widerstand was daher rührt, dass die Kabelseele 2 aus Kupfer besteht, was einen sehr geringen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist. Der geringe elektrische Widerstand des Hochspannungskabels 1 kann nämlich beim Einsatz in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage bei einer Entladung zu starken Stromschwingungen führen, was unerwünscht ist.
Figur 2 zeigt ein entsprechend verbessertes Hochspannungskabel 1, wie es in EP 0 829 883 A2 beschrieben ist. Dieses Hochspannungskabel 1 stimmt teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 1 gezeigten Hochspannungskabel 1 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugs zeichen verwendet werden. Eine Besonderheit dieses Hochspannungskabels 1 besteht darin, dass der Isolationsmantel 4 aus zwei koaxialen und in radia¬ ler Richtung übereinander liegenden Schichten 4.1, 4.2 besteht . Eine weitere Besonderheit dieses bekannten Hochspannungskabels 1 besteht darin, dass die Kabelseele 2 aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff (z.B. Polyester) besteht und deshalb keinen Strom leitet. Die fadenförmige und elektrisch isolierende Kabelseele 2 dient hierbei als mechanischer Trä- ger für eine Leiterschicht 6, die beispielsweise aus mit Rußteilchen gefülltem Polyethylen (PE) bestehen kann. Die Leiterschicht 6 weist jedoch einen wesentlich größeren elektrischen Widerstand auf als die leitfähige Kabelseele 2 aus Kupfer gemäß Figur 1. Dies ist vorteilhaft, weil das Hochspan- nungskabel 1 gemäß Figur 2 somit einen größeren elektrischen Widerstand aufweist, wodurch beim Einsatz in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage die unerwünschten Stromschwingungen bei Entladungsvorgängen gedämpft werden. Nachteilig an dem Hochspannungskabel 1 gemäß Figur 2 ist jedoch die Tatsache, dass beim Kontakt mit Vaseline oder Isolationsölen (z.B. Transformatoröl ) die elektrische Leitfähigkeit verloren gehen kann. Bei der herkömmlichen Steckertechnik von Hochspannungskabeln ist nämlich ein Verfüllen mit Va- seline vorgesehen. Diese Vaseline kann von den Kabelenden des Hochspannungskabels 1 ausgehend in das Hochspannungs kabel 1 eindringen, wobei sich das Hochspannungskabel 1 aufgrund des Kapillareffektes vom Kabelende ausgehend mit Vaseline vollsaugen kann. Die eindringende Vaseline hat zur Folge, dass die Leiterschicht 6 aufgrund der eindiffundierenden Vaseline elektrisch isolierend wird, wobei das Hochspannungskabel 1 funktionsunfähig wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Hochspannungskabel zu schaffen, das sich insbesondere für den Einsatz in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage eignet.
Zum einen soll das erfindungsgemäße Hochspannungskabel beim Einsatz in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage die unerwünschten Stromschwingungen dämpfen, die beim Einsatz des bekannten Hochspannungskabels gemäß Figur 1 bei Lade- und Entladevorgängen auftreten können.
Zum anderen soll das erfindungsgemäße Hochspannungskabel aber auch verhindern, dass die elektrische Leitfähigkeit durch den Kontakt mit Vaseline oder Isolierölen (z.B. Transformatoröl ) beeinflusst wird oder gar verloren geht.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Hochspannungskabel gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Die Erfindung sieht zunächst eine Übereinstimmung mit dem Stand der Technik vor, dass das Hochspannungskabel eine mittig angeordnete Kabelseele aufweist, die von einem elektrisch isolierenden Isolationsmantel umgeben ist. Die Erfindung unterscheidet sich von den eingangs beschriebenen herkömmlichen Hochspannungskabeln dadurch, dass die Kabelseele einen mittleren elektrischen Widerstand aufweist.
Im Gegensatz zu dem bekannten Hochspannungskabel gemäß Figur 1 ist die Kabelseele also nicht elektrisch hochleitfähig, wodurch unerwünschte Stromschwingungen bei Lade- und Entladevorgängen vermieden werden.
Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Hochspannungskabel gemäß Figur 2 ist das erfindungsgemäße Hochspannungskabel gegenüber Vaseline oder Isolierölen unempfindlich und ändert seinen elektrischen Widerstand dadurch kaum.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines mittleren elektrischen Widerstands ist zu unterscheiden von einem elektrischen Leiter (z.B. Kupfer) einerseits und einem elektrischen Isolator andererseits und hat vorzugsweise die Bedeutung, dass der elektrische Widerstand bezogen auf die Länge des Hochspannungskabels im Bereich von lkQ/m-lMQ/m, 2kQ/m-500kQ/m, 5kQ/m-200kQ/m oder 10kQ/m-50kQ/m liegt. Der elektrische Widerstand der leitfähigen Kabelseele liegt also vorzugsweise in einem Bereich, der für einen Einsatz in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage zur elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung geeignet ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Kabelseele aus verdrillten Vliesstreifen, die sich wiederum aus mehreren Filamenten zusammensetzen und selbst elektrisch leitfähig sind oder elektrisch leitfähig gemacht werden. Hierbei kann ein einziger Vliesstreifen verdrillt werden und dann die Kabelseele bilden. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass mehrere Vliesstreifen in mehreren Strängen verdrillt werden und dann die Kabelseele bilden .
In einer Variante der Erfindung bestehen die einzelnen Fasern bzw. Filamente der Vliesstreifen aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen (PE), das mit Rußteilchen gefüllt ist, wie es aus EP 0 829 883 A2 beschrieben ist.
In einer anderen Variante der Erfindung bestehen die einzel- nen Fasern des Vliesstreifens dagegen aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff, der durch eine Oberflächenbeschich- tung mit einem elektrisch leitfähigen Material elektrisch leitfähig gemacht ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Kabelseele dagegen eine Folie auf, die entweder selbst elektrisch leitfähig ist oder mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen ist. Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass bei den herkömmlichen Hochspannungskabeln die eindringende Vaseline dazu führen kann, dass die elektrische Leitfähigkeit verloren geht. Diesem störenden Effekt kann die Erfindung auf zwei verschiedene Arten entgegenwirken.
Zum einen kann die Erfindung verhindern, dass Vaseline überhaupt aufgrund des Kapillareffektes in das Hochspannungskabel eindringt . Zum anderen kann die Erfindung aber auch verhindern, dass die eingedrungene Vaseline oder Isolationsöle zu einer Beeinflussung oder gar zu einem Verlust der elektrischen Leitfähigkeit führen, wobei dieser Effekt aus der Konstruktion des erfindungsgemäßen Hochspannungskabels resultiert.
Das Eindringen der Vaseline in das Hochspannungskabel kann im Rahmen der Erfindung wiederum auf zwei verschiedene Arten verhindert werden. Zum einen kann die Kabelseele so grobfaserig sein, dass die Zwischenräume zwischen den einzelnen Fasern der Kabelseele so groß sind, dass die Kapillarkraft nicht ausreicht, um Vaseline in die Zwischenräume zu saugen. Auf diese Weise wird also verhindert, dass Vaseline überhaupt in das erfindungsgemäße Hochspannungskabel eindringt.
Zum anderen kann das Eindringen von Vaseline in das Hochspannungskabel aber auch dadurch verhindert werden, dass die Zwi- schenräume zwischen den Fasern der Kabelseele entfallen, so dass die Kabelseele überhaupt keine Vaseline aufsaugen kann. Beispielsweise können die Vliesstreifen der Kabelseele so stark verdrillt werden, dass die Zwischenräume zwischen den einzelnen Fasern nahezu vollständig entfallen. Es besteht je- doch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Zwischenräume zwischen den Fasern der Kabelseele aufgefüllt werden, um zu verhindern, dass Vaseline in die Zwischenräume eindringen kann . Ferner ist zu erwähnen, dass die elektrisch leitfähige Kabelseele bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungskabel von einem sogenannten Feldglätter umgeben sein kann, wie es bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein derartiger Feldglätter kann beispielsweise aus elektrisch leitfähigem Kunststoff be- stehen, wie beispielsweise Polyolefin, wie es aus
EP 0 829 863 A2 bekannt ist. Hierbei ist zu erwähnen, dass der Feldglätter vorzugsweise ebenfalls einen mittleren elektrischen Widerstand aufweist, wobei die Bedeutung dieses Begriffs bereits vorstehend erläutert wurde. Der elektrische Widerstand des Feldglätters ist jedoch vorzugsweise größer als der elektrische Widerstand der Kabelseele, um eine Feld- glättung bewirken zu können. Allerdings ist der elektrische Widerstand des Feldglätters vorzugsweise kleiner als der elektrische Widerstand des Isolationsmantels. Der Feldglätter ist zwischen der Kabelseele und dem Isolationsmantel angeord net, wie es bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierbei ist zu erwähnen, dass der Feldglätter vorzugsweise ohne eine Zwischenschicht direkt auf der Kabelseele bzw. auf der leitfähigen Beschichtung der Kabelseele aufliegt.
Ferner weist das erfindungsgemäße Hochspannungskabel Vorzugs weise in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Abschirmmantel auf, um das Hochspannungskabel elektrisch abzuschirmen, wobei der Abschirmmantel vorzugsweise niederohmig ist. Beispielsweise kann der Abschirmmantel aus einem Kupfer litzengeflecht oder aus einer Kombination eines Kupferlitzen geflechts mit einem Kunststoff bestehen. Jedenfalls ist der Widerstand des Abschirmmantels vorzugsweise kleiner als der Widerstand der Kabelseele und des Feldglätters .
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Durchschlagsfestigkeit des Hochspannungskabels unter anderem von der Feldverteilung innerhalb des Hochspannungskabels abhängig ist. Die Feldstärke sollte deshalb an der Leiterschicht möglichst klein sein. AI lerdings hängt die Feldstärke vom Verhältnis des Durchmesser dA des Abschirmmantels vom Durchmesser dS der Kabelseele ab, wobei das Durchmesserverhältnis dA/dS im Bereich von 1,5 - 5 2 - 4 oder 2 - 3,4 liegen sollte.
Schließlich kann das erfindungsgemäße Hochspannungskabel in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik noch einen
elektrisch isolierenden Außenmantel aufweisen, wobei der Außenmantel beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann, insbe sondere aus Polyurethan (PU) . Der Außenmantel hat vorzugswei se im Vergleich zu dem Isolationsmantel eine größere mechani sehe Abriebfestigkeit, ist schwerer entflammbar und/oder säu rebeständiger . Ferner ist zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Hochspannungskabel vorzugsweise eine ausreichende Spannungsfestigkeit für einen Einsatz in einer elektrostatischen Beschichtungsan- lage aufweist. Die Spannungsfestigkeit des Hochspannungska- bels beträgt deshalb vorzugsweise mindestens lkV, 2kV, 5kV, lOkV, 20kV, 50kV, lOOkV oder sogar 150kV.
Ferner ist zu erwähnen, dass das Hochspannungskabel vorzugsweise eine elektrische Kapazität aufweist, die einen Einsatz in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage ermöglicht.
Die elektrische Kapazität des Hochspannungskabels liegt deshalb vorzugsweise im Bereich von lpF/m-1000pF/m,
10pF/m-500pF/m, 20pF/m-250pF/m, 50pF/m-100pF/m oder
70pF/m-100pF/m.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die elektrisch mittelmäßig leitfähige Kabelseele an Verbindungsstellen entlang des Hochspannungskabels elektrisch mit dem Feldglätter umgeben sein kann. Vorzugsweise erstrecken sich diese Verbindungs- stellen nicht über die gesamte Länge des Hochspannungskabels, sondern sind nur punktuell.
Die elektrische Kontaktierung des Hochspannungskabels an den Kabelenden kann beispielsweise durch einen metallischen An- schlussdorn erfolgen, der axial in die Stirnfläche der Kabelseele eingestochen oder geschraubt wird, um das Hochspan^ nungskabel elektrisch zu kontaktieren. Weitere Anschlusstechniken, wie z.B. Schneid- und Klemmtechnik sind ebenfalls anwendbar .
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur das vorstehend beschriebene Hochspannungskabel als einzelnes Bauteil umfasst. Vielmehr umfasst die Erfindung auch die neuartige Verwendung eines solchen Hochspannungskabels zur elekt- rostatischen Beschichtungsmittelaufladung in einer Beschich- tungsanlage, insbesondere in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen sowie bei der Teil- elackierung in der Allgemein- oder Zulieferindustrie.
Schließlich umfasst die Erfindung auch eine elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung, die beispielsweise in einer Lackieranlage eingesetzt werden kann, um das zu applizierende Beschichtungsmittel (z.B. Lack, Pulverlack) elektrostatisch aufzuladen .
Die erfindungsgemäße Beschichtungsmittelaufladung weist zunächst einen Hochspannungsgenerator auf, der die erforderliche Hochspannung zum Aufladen des Beschichtungsmittels erzeugt. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Beschichtungsmittelaufladung eine Hochspannungselektrode, um das zu applizierende Beschichtungsmittel elektrostatisch aufzuladen. Derartige Hochspannungselektroden sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und können beispielsweise als Außenelektroden eines Rotationszerstäubers ausgebildet sein. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit einer Direktaufladung innerhalb eines Rotationszerstäubers.
Bei der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittelaufladung erfolgt die elektrische Verbindung zwischen dem Hochspannungsgenerator und der Hochspannungselektrode mindestens auf einem Teil der Verbindungslänge durch das erfindungsgemäße Hochspannungskabel, wie es vorstehend beschrieben wurde.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Hochspannungskabels mit einer Kabelseele aus Kupfer,
Figur 2 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Hoch- spannungskabels mit einer elektrisch isolierenden
Kabelseele, die elektrisch leitfähig beschichtet ist,
Figur 3 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen
Hochspannungskabels mit einer elektrisch leitfähigen Kabelseele,
Figur 4 eine Abwandlung von Figur 3 mit einem zusätzlichen
Abschirmmantel, sowie
Figur 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittelaufladung .
Figur 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungskabels 1, das teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 2 gezeigten Hochspannungskabel 1 übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels besteht in der Gestaltung und dem Aufbau der Kabelseele 2. So besteht die Kabelseele 2 hier aus verdrillten Vliesstreifen, die jeweils aus mehreren Filamenten (Fasern) bestehen und elektrisch leitfähig gemacht sind. Die Kabelseele 2 besteht also aus Kunststoff als Trägermaterial, das
elektrisch leitfähig gemacht ist, beispielsweise durch Befüllung oder Beschichtung mit Rußteilchen. Die Kabelseele 2 weist deshalb einen mittleren elektrischen Widerstand im Bereich von lOkü/m-lOOkü/m auf.
Die Gestaltung der Kabelseele 2 aus verdrillten Vliesstreifen verhindert im Vergleich zu dem herkömmlichen Hochspannungskabel 1 gemäß Figur 2 vorteilhaft, dass eindringende Vaseline die elektrische Leitfähigkeit des Hochspannungs kabels 1 be¬ einträchtigt .
Der mittlere elektrische Widerstand der Kabelseele 2 sorgt im Vergleich zu dem herkömmlichen Hochspannungskabel 1 gemäß Figur 1 dafür, dass bei Entladevorgängen in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage keine übermäßigen Stromschwingungen auftreten .
Figur 4 zeigt eine Abwandlung von Figur 3, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass zwischen dem Außenmantel 5 und der äußeren Schicht 4.2 des Isolationsmantels 4 zusätzlich ein Abschirmmantel 7 angeordnet ist, der aus einem Kupferlitzengeflecht bestehen kann.
Schließlich zeigt Figur 5 in stark vereinfachter Weise eine erfindungsgemäße Beschichtungsmittelaufladung mit einem Hochspannungsgenerator 8, der über das erfindungsgemäße Hochspannungskabel 1 mit einem elektrostatischen Zerstäuber 9 verbunden ist, wie er an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist .
Der elektrostatische Zerstäuber 9 gibt einen Sprühstrahl 10 eines elektrostatisch aufgeladenen Beschichtungsmittels (z.B. Lack) auf ein elektrisch geerdetes Kraftfahrzeugkarosserie- bauteil 11 ab.
Der mittlere elektrische Widerstand des Hochspannungskabels 1 sorgt vorteilhaft dafür, dass bei Entladevorgängen keine übermäßigen Stromschwingungen auftreten.
Die vorstehend beschriebene konstruktive Gestaltung des Hochspannungskabels 1 hat dagegen den Vorteil, dass eindringende Vaseline nicht zu einer Änderung oder gar zu einem Verlust der elektrischen Leitfähigkeit des Hochspannungskabels 1 führt.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen be- vorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen .
Bezugszeichenliste :
1 Hochspannungskabel
2 Kabelseele
3 Polyolefin
4 Isolationsmantel
4.1 Schicht des Isolationsmantels
4.2 Schicht des Isolationsmantels
5 Außenmantel
6 Leiterschicht
7 Abschirmmantel
8 Hochspannungsgenerator
9 Zerstäuber
10 Sprühstrahl
11 Kraftfahrzeugkarosseriebauteil

Claims

ANSPRÜCHE
1. Hochspannungskabel (1), insbesondere zur elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage, mit
a) einer mittig angeordneten Kabelseele (2) und
b) einem elektrisch isolierenden Isolationsmantel (4, 4.1,
4.2), der die Kabelseele (2) mantelförmig umgibt,
dadurch gekennzeichnet,
c) dass die Kabelseele (2) einen mittleren elektrischen Widerstand aufweist.
2. Hochspannungskabel (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Kabelseele (2) Fasern enthält, und/oder b) dass die Fasern der Kabelseele (2) ein Vlies bilden, und/oder
c) dass mindestens ein Vliesstreifen des Vlieses verdrillt ist und die Kabelseele (2) bildet, und/oder
d) dass die Vliesstreifen jeweils aus mehreren Filamenten der Fasern bestehen.
3. Hochspannungskabel (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet:,
a) dass die Kabelseele (2) eine Folie aufweist, und/oder b) dass die Folie selbst elektrisch leitfähig ist und einen mittleren elektrischen Widerstand aufweist, oder c) dass die Folie selbst elektrisch isolierend ist und
durch eine kohlenstoffhaltige Imprägnierung elektrisch leitfähig gemacht ist und einen mittleren elektrischen Widerstand aufweist.
4. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Kabelseele (2) mindestens teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht, und/oder b) dass die Fasern der Kabelseele (2) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen, und/oder
c) dass die Fasern, die Vliesstreifen und/oder das Vlies mit Kohlenstoff imprägniert sind.
5. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Kabelseele (2) so grobfaserig ist und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Fasern der Kabelseele (2) so groß sind, dass die Kapillarkraft nicht ausreicht, um Vaseline in die Zwischenräume zu saugen, o- der
b) dass die Zwischenräume zwischen den Fasern der Kabelseele (2) vollständig ausgefüllt sind, so dass die Kabelseele (2) keine Vaseline aufsaugen kann.
6. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die elektrisch leitfähige Kabelseele (2) von einem
Feldglätter (3) ummantelt ist, und/oder
b) dass der Feldglätter (3) aus Kunststoff besteht, insbesondere aus Polyolefin, und/oder
c) dass der Feldglätter (3) einen mittleren elektrischen Widerstand aufweist, und/oder
d) dass der elektrische Widerstand des Feldglätters (3) größer ist als der elektrische Widerstand der Kabelseele ( 2 ) , und/oder e) dass der elektrische Widerstand des Feldglätters (3) kleiner ist als der elektrische Widerstand des Isolationsmantels (4, 4.1, 4.2), und/oder
f) dass der Feldglätter zwischen der Kabelseele (2) und dem Isolationsmantel (4, 4.1, 4.2) angeordnet ist, und/oder
g) dass der Feldglätter (3) ohne eine Zwischenschicht direkt auf der Kabelseele (2) aufliegt.
7. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Hochspannungskabel (1) zur elektrischen Abschirmung einen Abschirmmantel (7) aufweist, und/oder b) dass der Abschirmmantel (7) einen mittleren elektri- sehen Widerstand aufweist oder niederohmig ist,
und/oder
c) dass der Abschirmmantel (7) den Isolationsmantel (4,
4.1, 4.2) umgibt, und/oder
d) dass der Widerstand des Abschirmmantels (7) kleiner ist als der Widerstand der Kabelseele (2) und/oder des
Feldglätters (3), und/oder
e) dass der Abschirmmantel (7) einen Durchmesser dA und die Kabelseele (2) einen Durchmesser dS aufweist, wobei das Durchmesserverhältnis dA/dS größer ist als 1,5 o- der 2 und/oder kleiner als 5, 4 oder 3,4, und/oder f) dass der Abschirmmantel (7) aus einem Kupferlitzengeflecht besteht, oder
g) dass der Abschirmmantel (7) aus einem Kunststoff mit einem mittleren elektrischen Widerstand besteht, oder h) dass der Abschirmmantel (7) aus einer Kombination eines
Kupferlitzengeflechts mit einem Kunststoff mit einem mittleren elektrischen Widerstand besteht.
8. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass ein elektrisch isolierender Außenmantel (5) die
Kabelseele (2), den Feldglätter (3), den Isolationsman- tel (4, 4.1, 4.2) und/oder den Abschirmmantel (7) man- telförmig umgibt, und/oder
b) dass der Außenmantel (5) aus Kunststoff besteht, insbesondere aus Polyurethan, und/oder
c) dass der Außenmantel (5) gegenüber dem Isolationsmantel
(4, 4.1, 4.2)
eine größere Abriebfestigkeit aufweist,
schwerer entflammbar ist und/oder
säurebeständiger ist.
9. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet:,
a) dass der mittlere elektrische Widerstand des Leiterelements und/oder des Feldglätters (3) bezogen auf die Länge
- mindestens lkQ/m, 2kQ/m, 5kQ/m, 10kQ/m und/oder
- höchstens ΐΜΩ/m, 500kü/m, 200kQ/m, 100kQ/m, 50kQ/m oder 20kQ/m beträgt, und/oder
b) dass das Hochspannungskabel (1) eine Spannungsfestigkeit von mindestens lkV, 2kV, 5kV, lOkV, 20kV, 50kV, lOOkV oder 150kV aufweist, und/oder
c) dass das Hochspannungskabel (1) einen elektrischen Widerstand aufweist, der bezogen auf die Längen
mindestens IkQ/m, 2kQ/m, 5kü/m, lOkü/m und/oder
- höchstens ΙΜΩ/m, 500kQ/m, 200kQ/m, 100kQ/m, 50kQ/m oder 20kQ/m beträgt, und/oder
d) dass das Hochspannungskabel (1) eine elektrische Kapazität aufweist, die bezogen auf die Länge
mindestens lpF/m, 10pF/m, 20pF/m, 50pF/m, 70pF/m und/oder höchstens 1000pF/m, 500pF/m, 250pF/m, 100pF/m beträgt .
10. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass der Isolationsmantel (4, 4.1, 4.2) aus Kunststoff besteht, insbesondere aus Polyolefin, und/oder
b) dass der Isolationsmantel (4, 4.1, 4.2) mehrere koaxiale Schichten (4.1, 4.2) aufweist, und/oder
c) dass die Schichten (4.1, 4.2) des Isolationsmantels (4,
4.1, 4.2) einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand aufweisen.
11. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Kabelseele (2) an Verbindungsstellen elektrisch mit dem Feldglätter (3) verbunden, und/oder b) dass sich die Verbindungsstellen nicht über die gesamte
Länge des Hochspannungskabels (1) erstrecken, und/oder c) dass die Verbindungsstellen punktuell sind.
12. Hochspannungskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ende des Hochspannungskabels (1) ein metallischer Anschluss- dorn axial in die Stirnfläche der Kabelseele (2) eingestochen ist, um das Hochspannungskabel (1) elektrisch zu kontaktieren .
13. Verwendung eines Hochspannungskabels (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur elektrostatischen Beschichtungs- mittelaufladung in einer Beschichtungsanlage , insbesondere in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosse- riebauteilen .
14. Einrichtung zur elektrostatischen Beschichtungsmittel- aufladung, insbesondere in einer Beschichtungsanlage, mit a) einem Hochspannungsgenerator (8) zur Erzeugung einer
Hochspannung,
b) einer Hochspannungselektrode zur elektrostatischen Auf ladung des zu applizierenden Beschichtungsmittels, ins besondere an oder einem Zerstäuber (9), und
c) einem Hochspannungskabel (1) zur elektrischen Verbindung des Hochspannungsgenerators (8) mit der Hochspannungselektrode,
dadurch gekennzeichnet,
d) dass das Hochspannungskabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
* * * * *
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