DE69502463T2 - Vorrichtung zum Entfernen übermässiger elektrostatischer Ladungen aus einem Körper - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen übermäßiger elektrostatischer Ladungen aus einem Körper, nach der Art umfassend die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
• Das Dokument US-A-2,753 491 beschreibt eine Vorrichtung zur elektrostatischen Erdung, die einem Krankenhaustisch zur Streustromrückleitung aus diesem letzteren zugeordnet ist. Diese Vorrichtung umfaßt einen biegsamen Leiter in der Form einer Kette oder eines Kabels, die/das am Tisch über einen Haken angreift und mit einem leitfähigen Boden über ein Erdungselement verbunden ist. Das Erdungselement umfaßt ein Rohrstück aus Metall, wie Kupfer oder Messing, und ist mit einer Bleifüllung oder einer Füllung eines anderen Materials versehen, um dasselbe derart anzuschweren, daß ein positiver Kontakt mit dem leitfähigen Boden hergestellt wird.
• Insbesondere ist in der Ausführungslösung, auf die im Verlaufe der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen wird, die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere dazu ausgestaltet, um in elektrostatischen Lackieranlagen verwendet zu werden, um die elektrostatischen Ladungen zu beseitigen, die unvermeidbar bestrebt sind, sich an den Werkstücken und/oder in den verschiedenen die Anlagen bildenden Geräten und Aufbauten anzusammeln. Mit even tuellen geeigneten Anpassungen können die von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Prinzipien jedoch auch wirksam dazu verwendet werden, um elektrostatische Ladungen von Maschinen oder Maschinenteile anderer Art, wie z.B. Kopiermaschinen, Elektromotoren und ähnlichen und/oder in jeglicher anderen Situation zu entfernen, in der es wünschenswert ist, elektrostatische, in einem Körper in Übermaß angesammelte Ladungen zu entfernen bzw. zu beseitigen.
• Wie bekannt, umfassen die jetzigen Anlagen für die elektrostatische Lackierung von Werkstücken im wesentlichen Kabinen oder Tunnels, bei denen der zu versprühende Lack üblicherweise auf das Werkstück über geeignete Einrichtungen gespritzt wird, die normalerweise aus geeigneten Spritzpistolen bestehen, die von einem die Lackteilchen fördernden Luftdruckstrom versorgt werden. In der Nähe der Abgabedüse der Spritzpistole sind eine oder mehrere Elektroden angeordnet, die ein elektrisches Feld zur elektrostatischen Ladung der Lackteilchen erzeugen, damit diese angezogen werden und am Werstück haften können.
• Ein nachfolgender Einbrennvorgang im Ofen bewirkt die Polymerisation des Lackes und dessen endgültige Haftung am Werkstück.
• Es ist jedoch anzumerken, daß die elektrostatischen, magnetischen, elektromagnetischen Ströme und/oder jene anderer, jedenfalls ungewünschter Natur, die zur elektrostatischen Ladung der Lackteilchen erzeugt werden, das einwandfreie Lackverfahren in der Richtung beeinträchtigen, in der auch das Werkstück und/oder bestimmte Teile oder Einrichtungen der Lackieranlage elektrostatisch geladen werden. Insbesondere kann die Anwesenheit solcher übermäßiger elektrostatischer Ladungen z.B. den Abstoß der ankommenden Lackteilchen seitens des elektrostatisch geladenen Werkstückes, den Verlust der in den Lackteilchen während ihres Weges zum Werkstück induzierten elektrostatischen Ladung sowie die Erzeugung, unter besonderen Umständen, von elektrischen Ladungen zwischen den der Abgabedüse der Pistole zugeordneten Elektroden selbst betragen.
• Diese Probleme verursachen eine nicht einwandfreie Betriebsweise der Anlage im allgemeinen, woran sowohl der Qualitätsanspruch, verstanden als Gleichmäßigkeit der am Werkstück abgelagerten Lackschicht, als auch die mengenmäßige Ausbeutung leidet, die als der am Werkstück bezüglich der abgegebenen Lackmenge abgelagerte Lackanteil zu verstehen ist. In den herkömmlichen Anlagen bleibt die mengenmäßige Ausbeute in zahlreichen Fällen nicht über Werte in der Größenordnung von 50 - 60%.
• Es ist anzumerken, daß der hohe Anteil von verstreutem Material negativ auch auf die hygienisch-sanitären Arbeitsbedingungen und auf die Umwelt im allgemeinen einschneidet, wobei zahlreiche Vorsichtsmaßnahmen erforderlich gemacht werden, die in ihrer Anwendung kostenaufwendig sind, um die strengen Umweltvorschriften zu beachten, die die Lackierung und ähnliche die Verwendung von chemischen Stoffen betragende Aktivitäten regeln.
• Überdies beträgt die im Lack bei der Haftung am Werkstück aufgrund der in diesem letzteren aufscheinenden elektrostatischen Ladungen begegneten Schwierigkeit notwendige sorgfältige Kontrollen während der Ausführung der Lackierung sowie nachfolgende Eingriffe um Teile des Werkstückes nachzubessern, bei denen der Lack nicht in ausreichender Menge abgelagert wurde, mit einer daraus folgenden Verlangsamung und Kostenerhöhung des Herstellungsablaufes.
• Um das auf die übermäßige Anwesenheit von elektrostatischen Ladungen zurückzuführende Problem zu begrenzen, haben neuerliche, den Gegenstand der Patentanmeldung EP- 0572358 bildende Studien vorgeschlagen, der von der Spritzpistolendüse abgegebenen Luft ein Zusatzmittel beizumischen, in Anwesenheit dessen die Wirkung der in den Lackpartikeln induzierten elektrostatischen Ladung vergrößert wird, indem diese Lackteilchen mit einer größeren Haftung auf das Werkstück gebracht werden.
• Diese Vorkehrung hat zu bemerkenswerten Verbesserungen bezüglich der Lackausbeute und der Arbeitsqualität geführt. Die mit der unausreichenden Streustromabführung vom Werkstück und/oder von den verschiedenen Teilen der Anlage verbundenen Probleme bleiben im wesentlichen unberührt.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Probleme des Standes der Technik durch eine Vorrichtung zu lösen, die es erlauben soll, von einem Körper die elektrostatischen Ladungen auf eine entschieden wirksamere Weise abzuführen, wie das nicht mit einer herkömmlichen Ladung erreichbar war. Insbesondere ist die beispielsweise beschriebene Ausführungsform der Erfindung dazu bestimmt, eine wirksame Beseitigung der elektrostatischen Ladungen von einem Werkstück und/oder von Einrichtungen und/oder anderen Bestandteilen einer elektrostatischen Lackieranlage zu erwirken.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß eine entscheidende Verbesserung bei der Entfernung von in einem Körper und/oder in einem Raum anwesenden elektrostatischen Ladungen dadurch erzielt wird, daß einer herkömmlichen Erdungsverbindungsleitung eine Speichermasse aus Metall zugeordnet wird, die ein spezifisches Gewicht aufweist, das größer ist als jenes des den Körper bildenden Materials, von dem man die Entfernung der elektrostatischen Ladung wünscht, verbunden mit einem Rückleitungselement aus einem Material, das eine Stromleitfähigkeit aufweist, die höher liegt, als jene der Speichermasse.
• Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Entfernen übermäßiger elektrostatischer Ladungen aus einem Körper, mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
• Weitere Merkmale und Vorteile gehen näher aus der eingehenden Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließenden Ausführungsform einer Vorrichtung zum Entfernen übermäßiger elektrostatischer Ladungen aus einem Körper gemäß der vorliegenden Erfindung hervor. Diese Beschreibung erfolgt nachfolgend unter Bezugnahme auf die beispielsweisen, jedoch nicht beschränkenden Zeichnungen. Es zeigen,
• Figur 1 in Schaubild und teilweise aufgebrochen eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Figur 2 einen vergrößerten eine Einzelheit der Vorrichtung aus Figur 1 darstellenden Schnitt;
• Figur 3 schematisch ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen einer Lackier anlage und einer Erdungsleitung, wobei die Vorrichtung aus einer Vielzahl von zugeordneten Speichermassen und entsprechenden Rückleitungselementen zusammengesetzt ist.
• Unter Bezugnahme auf die genannten Zeichnungen, ist mit 1 insgesamt eine Vorrichtung zum Entfernen von übermäßigen elektrostatischen Ladungen aus einem Körper gemäß der vorliegenden Erfindung angegeben.
• Die Vorrichtung 1 umfaßt im wesentlichen eine Speichermasse 2, die bevorzugterweise in Blei oder Metall oder Metall-Legierung ausgeführt ist, die ein spezifisches Gewicht aufweist, das höher ist als jenes des den Körper 3 bildenden Materials, aus dem die übermäßigen elektrostatischen Ladungen abgeführt werden sollen. Beim beschriebenen Beispiel besteht der in Figur 3 schematisch angegebene Körper 3 aus einem Werkstück, normalerweise aus Metall, das einer elektrostatischen Lackierbehandlung unterzogen wird, und/oder aus einer Einrichtung oder einem Aufbau, der der Lackieranlage angehört, in der das Werkstück behandelt wird.
• Die Speichermasse 2 ist mit mindestens einem Rückleitungselement gekoppelt, das bevorzugter Weise aus Kupfer oder jedenfalls aus Metall oder einer Metall- Legierung besteht, die eine gegenüber der die Speichermasse 2 bildenden Masse eine höher Stromleitfähigkeit und ein niedrigeres spezifisches Gewicht aufweist.
• Wie klar aus Figur 1 ersichtlich, sind insbesondere sowohl die Speichermasse 2 als auch das Rückleitungselement 4 plattenförmig, streifenförmig oder in einem dünnen Band ausgeführt, die jeweils an jeweils abgewandten Teilen eine Austauschseite 2a, 4a und eine Trennseite 2b, 4b festlegen. Die Speichermasse 2 und das Rückleitungselement 4 sind überdies kontaktmäßig an der Oberfläche gemäß der gesamten Erstreckung der entsprechenden, zueinander gegenüberliegenden Austauschseiten 2a, 4a miteinander gekoppelt und sind gemäß einer gemeinsamen Wickelachse "X" zu einer zylinderförmigen, kegelförmigen oder andersartigförmigen Spule 5 gewickelt, die aus einer Vielzahl von in Figur 1 nur teilweise angegebenen nacheinanderfolgenden Windungen 5a festgelegt ist. Die Trennseiten 2b, 4b werden jeweils von der jeweils anliegenden Windung 5a bevorzugterweise durch Zwischenschaltung von mindestens einer Isolierschicht 6 aus einem Isoliermaterial auf Abstand gehalten. Die beispielsweise in Papier ausgeführte Isolierschicht 6 wird auf die Trennschicht 2b der Speichermasse 2 oder, wahlweise, auf die Trennseite 4b des Rückleitungselementes 4 vor oder während ihrer spiraleförmigen Aufwicklung um die Achse "X" derart gelegt, daß bei beendeter Aufwicklung die Isolierschicht 6 zwischen den Trennseiten 2b, 4b der Speichermasse 2 und des Rückleitungselementes 4, die jeweils nacheinanderfolgenden Windungen 5a angehören, zwischengeschaltet wird.
• In einer bevorzugten Lösung, weist das Rückleitungselement 4 einen netzartigen Aufbau auf, wobei auf diese Weise ein erhebliches Ersparnis an Material erzielt wird, obwohl eine beträchtliche, oberflächliche Erstreckung im Kontakt mit der Speichermasse 2 erhalten wird.
• Das Rückleitungselement 4 weist überdies an jeweils abgewandten Seiten mindestens ein Eintrittsende 7, das bevorzugter Weise in mittiger Stellung gegenüber der Spule 5 liegt und wirkungsmäßig mit dem Körper 2 verbunden ist, dem die elektrostatischen Ladungen abgeführt werden sollen, sowie mindestens ein Austrittsende 8 auf, das längs des Umfanges der Spule 5 angeordnet ist, von dem ein Verbindungsleiter 9 ausgeht, der normalerweise mit einer beispielsweise in Figur 2 dargestellten Erdungslinie "T" verbunden ist.
• Bevorzugter Weise bestehen das Eintrittsende 7 und das Austrittsende 8 im wesentlichen aus Metallstäben, z.B. aus Kupfer, die an den jeweiligen, abgewandten Enden des Rückleitungselementes 4 befestigt sind und seitlich gegenüber diesem letzteren derart vorstehen, daß die Verbindung der Vorrichtung 2 zwischen dem Körper 2 und der Erdungslinie "T" erleichtert wird.
• Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist jeder dieser Stäbe 7, 8 in innigem Kontakt mit dem Rückleitungselement 4 über die Wicklung dieses letzteren gemäß einer oder mehrerer Windungen um den Stab selbst herum verbunden.
• Die Verbindung zwischen dem Eintrittsendstück 7 und dem Körper 2 wird über einen Hilfsverbindungsleiter 10 oder über Luft durch eines oder mehrere Antennenelemente oder andere, nicht dargestellte Mittel für diesen Zweck geeignete Mittel erhalten.
• In bestimmten Situationen kann es sich für eine wirksamere Abführung der elektrostatischen Ladungen als vorteilhaft erweisen, zwischen dem Körper selbst und dem Erdungsleiter 9 zwei odere mehrere Spulen dawischenzuschalten, die nacheinander in Reihe oder parallel geschalten sind.
• Insbesondere, wie dies klar aus Figur 3 ersichtlich ist, ist bei dieser Ausführungslösung vorgesehen, daß für eine oder mehrere Spulen 5 das dem der Speichermasse 2 zugeordneten Rückleitungselement 4 angehörende Austrittsendstück 8 z.B. über ein Hilfskabel 10a mit dem Eintrittsendstück 7 verbunden ist, das der nachfolgenden Spule 5 angehört.
• Die vorliegende Erfindung erreicht so die vorgeschlagenen Ziele. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in elektrostatischen Lackieranlagen hat nämlich ausgezeichnete Ergebnisse bezüglich der Lackausbeute und der Merkmale der Gleichförmigkeit und der Konstanz der Stärke der Lackschicht an Werkstücken betragen, Ergebnisse, die entschieden oberhalb jenen liegen, die normalerweise in den einfach geerdeten Lackieranlagen erzielbar sind.
• Noch überraschendere Ergebnisse wurden erzielt, indem die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem Luftanreicherungssystem, wie im genannten europäischen Patent Nr. 0572358 beschrieben, verwendet wird, das schon für sich zu einer vorteilhaften Erhöhung der Wirkungen der an den aus der Pistole tretenden Lackteilchen induzierten elektrostatischen Ladung führt.
• Obwohl unter spezifischer Bezugnahme auf die Anwendung an elektrostatischen Lackieranlagen beschrieben, liegt es nahe, daß die von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Neuheiten auf gültige Weise auch in anderen Sektoren, eventuell unter zweckmäßigen Anpassungen, verwendet werden können.

Claims (14)

1. Mit einem Körper (3) verbundene Vorrichtung zum Entfernen übermäßiger elektrostatischer Ladungen aus einem Körper, umfassend mindestens einen Erdungsverbindungsleiter (9), der wirksam zwischen dem Körper (3) und einer Erdungslinie (T) verbunden ist, umfassend:

- mindestens eine Speichermasse (2), ausgeführt in einem metallischem Material mit einem spezifischen Gewicht höher als jenes des Körpers;

- mindestens ein Rückleitungselement (4) aus metallischem Material mit einer Stromleitfähigkeit höher als jene des die Speichermasse (2) bildenden Materials, wobei das Rückleitungselement (4) kontaktmäßig mit der Speichermasse selbst verbunden ist und, an jeweils abgewandten Teilen, ein Eintrittsendstück (7) und ein Austrittsendstück (8) aufweist, die jeweils wirksam mit dem Körper (3) und mit dem Erdungsverbundungsleiter (9) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse (2) und das Rückleitungselement (4) jeweils plattenförmig, streifenförmig oder in einem dünnen Band ausgeführt sind, mit Austauschseiten (2a, 4a), die jeweils im gegenseitigen Kontakt zusammengepaßt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse (2) und das Rückleitungselement (4) zusammengepaßt in der Form einer Spule (5) gemäß einer Vielzahl von nacheinanderfolgenden Windungen (5a) aufgewickelt sind, wobei die Speichermasse (2) und das Rückleitungselement (4) jeweils am entgegengesetzten Teil an den Austauschseiten (2a, 4a) jeweilige Trennseiten (2b, 4b) aufweisen, die jeweils von der jeweils anliegenden Windung (5a) beabstandet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsendstück (7) und das Austrittsendstück (8) jeweils mittig und längs des Umfanges der Spule (5) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Isolierschicht (6) umfaßt, die zwischen den Trennseiten (2b, 4b) der Speichermasse (2) und des Rückleitungselementes (4) liegt, die den jeweils nacheinanderfolgenden Windungen (5a) angehören.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückleitungselement (4) ein spezifisches Gewicht aufweist, das unterhalb jenem des die Speichermasse (2) bildenden Materials liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückleitungselement (4) eine Netzstruktur aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermasse (2) aus Blei besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückleitungselement (4) aus Kupfer besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (6) aus Papier besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsendstück (7) des Rückleitungselementes (4) mit dem Körper (3) über einen Hilfsverbindungsleiter (10) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsendstück (7) des Rückleitungselementes (4) mit dem Körper (3) über ein Antennenelement verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei von den Speichermassen (2) aufweist, die mit jeweiligen Rückleitungselementen (4) versehen und nacheinanderfolgend in der Reihe über das Austrittsendstück (8) des Rückleitungselementes (4) einer der Speichermassen (2) verbunden sind, das mit dem Eintrittsendstück (7) des Rückleitungselementes (4) verbunden ist, das der nachfolgenden Speichermasse angehört.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsendstück (7) und das Austrittsendstück (8) im wesentlichen aus metallischen Stäben bestehen, die an den jeweiligen, abgewandten Enden des Rückleitungselementes (4) befestigt sind und seitlich gegenüber diesem letzteren vorstehen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (3) mindestens ein Werkstück aufweist, das einer elektrostatischen Lackierbehandlung in einer jeweiligen Lackieranlage unterzogen wird.