FUENTE REMOTA DE ENERGÍA PARA UN APLICADOR DE PINTURA ELECTROSTÁTICA
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Según un método de pintar que se emplea frecuentemente en ope-raciones comerciales, la pintura atomizada se carga electrostáticamente a un alto voltaje con relación a la pieza de trabajo que se esté pintam-do. La carga electrostática hace que la pintura atomizada sea llevada a la pieza de trabajo, lo cual ocasiona que aumgnte consideraalemepte la eficiencia para trasladar la pintura, asi como que disminuyan tan-ta los costos de la mano de obra como loa de loa materiales, y que se reduzcan los problemas ambientales. En una operación comercial de pintura-; ?la pieza de trabajo se coloca en una cabina de atomización antes de pintarla. Una fuente de energía de bajo voltaje, una manguera que porta aire comprimido y una manguera que lleva pintura se conßc-tan desde el exteriorcon la cabina y con la pistola atomizadora. De manera característica, la pistola incluye un oscilador y un circuito multiplicador del voltaje, para que el bajo voltaje aumente a un voltaje muy alto de corriente directa, para cargar la pintura a medida que se atomiza. El alto voltaje puede llegar, por ejemplo, a 100 ki-lovatios, o más. En ciertas aplicaciones, no es posible utilizar una cabina convencional de atomización debido al tamaño de la pieza de trabajo que vaya a atomizarse. Por ejemplo, un avión no cabria en una cabina atomizadora convencional. En este caso, el hangar del aeroplano se convertirla en la cabina de atomización, para confinar en ella un exceso de atomización de la, pintura y las emanaciones de ésta. Como la pintura puede incluir compuestos orgénicod volátiles inflamables (COV's) como disolventes, se considera que el hangar es un sitio peligroso, y que debe tenerse un cuidado extremo para evitar que ße produzcan chispas que posiblemente encenderían los vapores de los COV's. Una fuente convencional de energía de bajo voltaje, conectadß con una pistola atomizadora electrostática, no satisface ciertas normas de seguridad para operar en localidades riesgosas. Los interruptores, asi co o los potenciómetros y otros co ponentea y conexiones de circuitos, plantean el peligro de que se produzcan chispas. Un método para cumplir con las normaB de seguridad en sitios peligrosas consiste en colocar la fuente de bajo voltaje directamente en la pistola atomizadora. Como se muestra en las patentes estadounidenses ¿t.219,665 y <*.290,091, la pistola atomizadora puede estar pro-vista de un generador interno que es accionado por una turbina de aire para generar un bajo voltaje, sin que sea necesario instalar conexiones eléctricas con la pistola atomizadora, en la cual se utiliza una red convencional de circuitos multiplicadores y rectificadores del voltaje, con el fin de que el bajo voltaje se convierta en un alto vol-taje de corriente directa para cargar la pintura. Durante la operación, la turbina comparte el aire con el aire de la atomización que se suministra a la pistola atomizadora. El aire de la turbina debe escapar de la pistola después de usarse. En algunaß aplicaciones, lo anterior puede ocasionar problemas debido a la agitación del polvo. Asimismo, la turbina y el generador interno hacen que aumente considerablemente el peso de la pistola atomizadorß que tiene que aguantar el operador durante la atomización. Como los aviones ßon qy grandes, el tiempo dedicado a su pintura puede prolongarse mucho, y el peso adicional puede hacer que el operador se canse rápidamente. Debido al movimiento giratorio de la turbina dentro de la pistola atomizadora, las vibraciones Se transmiten al marjgo de ésta. El operador siente estas vibraciones cuando utiliza la pistola. Resulta sumamente alto el precio de una pistola equipada con una turbina y un generador Ixiternoß. En consecuencia, es muy costoso el mantenimiento de pistolas atomizadores de re-puesto, ya que cada pistola debe incluir una turbina y un generador. SUMARIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la invención, una fuente de energía que incluye un generador eléctrico y una red de circuitos de rggulación y de control de la energía de bajo voltaje, se monta n una caja sellada, a prueba de explosiones, la cual satisface las normas de seguridad que se aplican a sitios riesgosos. La fuemte de energía de bajo voltaje resulta adecuada para ubicarse en una cabina atomizadora, asi como n un hangar en el que se esté pintando un aeroplano con una pintura que contiene disolventes inflamables. El generador tiene un eje motor que se extiende a trßvés de la caja, de la cual sobresale . Una turbina accionada por aire se sujeta a la, caja y se conecte de manera que hace girar al eje saliente de la turbina. La red de circuitos de energía de bajo voltaje incluye un regulador del voltßje y un potenciómetro. El potenciómetro tiene un eje que se extiende a travéa de la caja para fi-jar manualmente el nivel de salida del voltaje. El paso de la llama y la distancia de separación ® la llama,, a la altura de los ejes del nerador y del potenciómetro, se establecen de modo que cumplan con las normas referentes a la prueba de explosión. La turbina no comparte la fuente de aire con la pistols atomizadora. La fuente de energía se si-túa en un área en la cual el aire de escape no ejerce ningún efecto sobre el área de atomización. Co o la turbina y el generador giratorios no se colocam en la pistola atomizadora, no se transmiten vibraciones a la mano del operador de la pistola. Además, la pistola ato lzadora tendrá que ser mucho más ligera que las pistolas que contienen una y un generador de aire, y para el usuario resultará menos costoso el mantenimiento de pistolas de repuesto, ya que no es necesario comprar una turbina y un generador con cada pistola. En Bonßecuencia , un objetivo de la invención es el de proporcionar un generador mejorado, de energía distante, para aplicaciones electraatáticas de pintura; dicho generador satisface los requisitos de seguridad de modo que pueda operarse en sitios peligrosos. Otros objetivos y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente dß c>ripcldn detallada de la invención y de los dibujos que se acompañan. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista esquemática, en perspectiva, de una pistola atomizadora electrostática manual conectaba con una fuente remota de energía, conforme a la invención. La figura 2 es una vista fragmentaria, en sección transversal, a través de la caja del generador y de la red de circuitos, destinada a la fuente remota de energía. La figura 3 es una vista fragmentaria ampliada, en sección parcial, de un conectador que ßirve para afianzar un cable de transmisión en la pintura electrostática atomizadora y La figura es un esquema de conjunto de la red de circuitos que se utiliza para rectificar y regular el voltaje que se aplica a la pistola ßtomizadora electrostática. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Refiriéndonos primero a la figura 1, en ella se muestra una fuente de energía de bajo voltaje 10, diseñada conforme a la invención y conectada con una pistola electrostática manual atomjzadsra de pintura 11. La pistola 11 tiene tres conexiones exteriores: un cable aislado de bajo voltaje 12, conectado con la fuente de energía 10, una manguera para llevar air e comprimido 13 y una manguera que conduce la pintura lk . La manguera que lleva aire comprido se conecta con una fuente convencional (que no se muestra) de ßire presionizado, por ejemplo, un compresor de aireo un conducto de aire comprimido. La manguera de pimlwra I ae conecta con un tanque de pintura preslonizada. Cuando un operador oprime un disparador 15 de la pistola atomizadora 11, se abre una válvula interior de ßire (que no se muestra) para iniciar una corriente de aire de atomización hacia un montaje de boquilla 15; en seguida, se abre una válvula interior de pintura (que no se muestra) para iniciar el paso de la pintura al montaje de boquilla 16. El cable 12 aplica un bajo voltaje de corriente directa a la pistola atomizadora 11. El voltaje puede estar, por ejemplo, a un nivel regulado entre 0 y 10 voltios de corriente directa. Eßte voltaje se aplica a la entrada de una fuente convencional de energía de alto voltaje (que no se muestra) dispuesta en la pistola atomizadora 11. La fuente de energía de alto voltaje incluye a un oscilador que convierte el voltaje de entrada de corriente directa en un voltaje de corriente alterna de un nivel más alto. El voltaje de corriente alterna se aplica luego a una red de capacitor y diodo que multiplica y convierte el voltaje en un voltaje de corriente directa de un nivel muy alto, como se sabe bien en la técnica. El nivel real del alto voltaje depende del nivel del voltaje de entrada. Si ße ajusta el nivel del voltaje de corriente directa aplicado en el cable 12, se ajusta también el nivel del alto voltaje. Refiriéndonos a las figuras 1 y 2, la fuente de energía 10 incluye un motor de aire comprimido o turbina 17, que se monta sobre un capacete 18 de una caja a prueba de explosiones 19 por medio de una diversidad de patas o abrazaderas 20. En la fuente de energla 10 que se ilustra, se muestran tres abrazaderas espaciadas 20, las cuales aislan la turbina 17 de la caja 19 para que disminuya el ruido. La caja 19 incluye una porción central tubular 21, que presenta extremos opuestos roscados 22 y 23. El capacete 18 se atornilla en el extremo roscado 22, y el capacete 2U se atornilla en el extremo roscado 23. . Los extremos roscados 22 y 23 de la porción tubular de la caja 21 pueden ßer roscados en su interior, como se «ueßtra, o roscados en su exterior para montar los capacetes 16 y 2U . La caja 19 delimita una cámara interior ce-rrada 25, en la cual se sitúa un generador eléctrico 26. El generador 26 se monta sobre el capacBte 18, está provisto de un eje motor que se extiende a través de una abertura 26 practicada en el capacete 16 y presenta un extremo saliente 29. El generador se ilustra montado sobre el capacete 18 ediapte una diversidad de tornillos 30. Sin embargo, pare los expertos en la técnica, resultarán evidentes otras técnicas para montar el generador 26 sobre el capacete 18. De preferencia, el eje del generador 27 se alinea con un eje de la caja 19. La turbina de aire 17 tiene un eje motor 31. La turbina de aire 17 se monta sobre el capacete 18, de modo que su eje motor 31 quede alineado con el extremo saliente t% del eje del motor 27. Los ejes 27 y 31 se conectan, juntos, con un acoplamiento 32, de manera que cuando el eje de la turbina 31 gira, gira también el eje del gPnerador 29, para hacer que el generador 26 produzca energía eléctrica. Debe observarse que el rendimiento eléctrico del generador 26 varia de acuerdo con la velocidad a la cual sea impulsado por la turbina 17. De preferencia, el generador 26 produce energía eléctrica de corriente alterna. Tanto la frecuencia como el voltaje de ßsiida varían en función de la velocidad de la turbina. La salida del generador 26 se aplica, por medio de unos alambres 33, al conjunto de circuitos 3k , el cual regula y acondiciona la salida para producir un nivel constante de bajo voltaje, por ejemplo, una constante de voltaje comprendido entrs 0 y 10 voltios. Puede usarse un potenciómetro 35 para que el nivel del voltaje de sslida se ajuste dentro de la escala, con el fin de ajustar el nivel del alto voltaje generado en la pistóle atomizadora 11. El potenciómetro 35 tiene un eje 36 que se extiende a través de una aber-tura 37 practicada en el capacete 2 . En el eje 36 se dispone una perilla J8 para facilitar el ajuste del voltaje. El cable eléctrico de bajo voltaje 12 tiene un conectador roscado 39 que se acopla con una abertura O del capacete 2 , En el cable 12 se coloca, en la contigüidad del conectador 39, un dispositivo flexible que atenúa la deformación l . Múltiples alambres aisladoß, 50 y 51, que parten del cable 12, se sujetan al conjunto de circuitos 1 mediante una clavija extrema í»3. En el conectador 39, el cable se sella encap-sulápdolo con el fin de formar una conexión hermética a los gases, y de cumplir con las normas relativas a la prueba de explosión. La caja 19 tiene una estructura a prueba de explosiones. Las paredes de la ceja 19 se construyen lo bastante fyertes para soportar una explosión interna, en el caso de que ße inflamen los vapores o los materiales contenidos en la cámara de la caja 25. De pref rencia , la caja 19 se fabrica de manera que pueda satisfacer las normas de seguridad, como las elaboradas por la Factory Mutual Research. Se ha determi-nado que un equipa encerrado en una caja estéMa prueba de explosiones" si la caja es capaz de: a) resistir la explosión de un gas especificado o de una atmósfera de vapor-en-el-aire; b) prevenir el en-cendido de un gas especificado o de una atmósfera de vapor-en-el-aire que roÉee al recinto, debido a chispas, destellos o explosiones interiores y c) operar a una temperatura que no inflame la atmósfera circundante clasificada. Con el fin de cumplir con estas normas, las paredes de la caja 19 deben ser suficientemente fuertes. Debp acoplares un nú-mera mínimo de roscas en los casos en que se hagan conexiones roscadas, como cuando los capacetes 16 y se sujetan a la porción tubular 21, y cuando el conectador de cables 39 se acopla con el capacete 2 . Además de una resistencia mlnima de la caja, el paso de la llama debe tener una longitud mínima, y no más de un espacio máximo de separación del paso de la llama en todos los espacios de separación, aberturas y juntas de la caja. El "paso de la llama" se define como el lugar en el que se epcontrarán unas superficies correspopdienteB de dos partes de un recinto, que evitan que una explosión interna se transmita a la atmósfera que rodea al recinto. El "espacio de separación del paso de la llama" se refiere a la dist&Kria pntre las superficies correspondientes de una junta, medida en sentido perpendicular a las superficies. Tratándose de superficies circulares, este espacio se define como la diferencia que hay entre los dos diámetros, o como juego o tolerancia diametral. La expresión "longitud del paso de la llama" ße define como el trayecto más corto que hay del interior al exterior de un recinto, a lo largo de la superficie de una junta. En cuanto a un volumen interior determinado del recinto, y al tipo de la junta, debe definirse la relación que se establece entre la longitud del aso de la llama y el espacio de separación del paso de la llama, de manera que cumplan con las normas relativas a la prueba de explosiones. Por ejemplo, respecto al volumen o capacidad de un recinto comprendido entre 96 y IWb ce (de 6 a 120 pulgadas cúbicas), si la longitud del paso de la llama a lo largo de un eje varía de 2.5¿* cm a 3.99 cm (de 1 pulgada a 1.57 pulgadas), el espacio de separación del paso de la llama no debe ser mayor de 0.02 cm (O.DOT de pulgada). Asi puea,»puede depararse un - -
juego o tolerancia diametral no mayor de 0.02 cm (0.008 de pulgada) il-rededor del eje del generador 27, a medida que pasa a través del capacete 16, siempre que se cumplan los parámetros referentes al volumen de la caja y a la longitud mínima del paso de la llama, lo cual per i-te que el eje del geperadbr 27 pase a través de la abertur del capacete 18, sin recurrir B ningún sello, a la vez que evita del riesgo de que se produzca una chispa dentro de la cámara de la caja 25 que pueda inflamar la atmósfera circundante. De manera análoga, dentro del eje del potenciómetro 36, y de la abertura 37 del capacete 2 , un es-Pecio adecuado del paßo de la llama y una longitud adecuada del paso de la llama, para permitir la rotación del eje 36, a la vez que se cumplen las normas relativas a la prueba de explosiones. Refiriéndonos s las figuraß 1 y 3, el cable de bejc voltaje 12 tiene un conectador extremo que se enchufa en un mingo U5 de la pistoisatomizadora 11. El conectador presepta un extremo cilindrico 6 que termina en una clavija Ul que se acopla con unB clavija o enchufe coincidente (que no se muestra) dispuesto en la pistola de atomización 11. El extremo cilindrico 6 se desliza al interior de una abertura (que no se muestra) labrada en el mango de la pistola 5 , y se obtu-ra en el un sello anular en 0, í*8. Un atenuador de la deformación 3 rodea al cable 12 y se empalma con el conectador kk . Dentro del extremo cilindrico k& , dos alambres de bajo «toltaje 50, que proceden del cable 12, ße conectan con la clavija l . Además, el cable 12 contiene un tercer alambre 51 que se conecta con un terminal de un pequeño interruptor de lámina 52. Un segundo terminal emplazado en el interruptor 58 ße conecta con uno de los alambres de bajo voltaje 50. Un imán (que no se muestra) se coloca en el mango de la pistola ato i-zadora para hacer que el interruptor funcione cuando el conectador se asienta totalmente en el mango de la pistola 5 , Asi pues, el alam-bre 51 porta una señal que indica cuándo el conectador está, o no está, correctamente conectado con la pistola atomizadora 11. La figura es un esquema de conjunto que sirve de modelo para el circuito 3k , El voltaje producido por el generador 26 se aplica, por conducto de los alambreB 33, a un rectificador 53 que convierte el voltBje de corriente alterna en un voltaje de corriente directa. A continuación, el voltaje de corriente directa se aplica a un regulador de voltaje 5¿» que establece un voltaje de salida constante de bajo pivel. El potenciómetro 35 se conecta can el regulador de voltaje 5* para fijar el nivel del voltaje de salida y, a su vez, seleccionar un alto ni-vel de voltaje para cargar la pintura que se descarga de la pistola de atomización 11. De preferencia, un fijador de voltaje 55 se sitúa entre el regulador del voltaje 5k y el cable 12 para limitar la salida máxima del circuito 3í» , con el fin de proteger al oscilador y al conjunto de circuitos multiplicadores del voltaje, contenidos en la pißtola de ato-mlzacidn, contra cualquier riesgo de que se produzca un voltaje excesivo en el caso de que falle el regulador de voltaje 5**. El alambre 51, que procede del interruptor de lámina 52 contenido en el conectador de la pjatola k , se conecta con el regulador de voltaje 5U para inhibir la aparición de un voltaje de salida, cuando el conectador k es retira-do de su asentamiento, correcto o no, en el mango de la pistola atomi-zadora k5. Por tanto, se elimina cualquier riesgo de que surja una chispa ocasionada por una conexión suelta entre el cable 12 y la pistola de atomización 11. La fuente remota de energía 10, antes descrita, ofrece varias ventajas con respecto a una fuente accionada por una fuerza motriz que se ubique en la pistola atomizadora. En primer lugar, disminuye considerablemente e peso de la pistola, con lo cual se reduce el posible cansancio de la mano, la muñeca y del brazo del operador. Asimismo, rebaja el costo de la pistola y de las pistolas de repuesto. Además, las vibraciomes que produce la rotación de la turbina de aire 17 y del generador 26 se aislan de la pistola 11 y no se transmiten a la mano del operador. No obstante, la fuente remota de energía 10 resulta de UBO adecuado en sitios riesgosos; por ejemplo, las cabinas de atomización de pinturas y los hangares de aeroplanos, durante la atomización, y sin que aumente el peligro de que ocurra una explosión. Debe observarse que es posible hacer varias modificaciones y cambios a la modalidad preferida antes descrita, de una fuente re, ota de energía destinada a un apllcador de pintura electrostática, sin desviarse del alcance de las siguientes