CH687006A5

CH687006A5 - Vorrichtung zum elektrostatischen Nachbeschichten der Innenflaechen von Schweissnaehten.

Info

Publication number: CH687006A5
Application number: CH236493A
Authority: CH
Inventors: Georg Simon; Kurt Seitz
Original assignee: Wagner Int
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 1996-08-30
Also published as: DE4227455C2; DE4227455A1

Description

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CH 687 006 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Nachbeschichten der Innenflächen von Schweissnähten an innenbeschichteten Rohrstuk-ken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Schweissen von Längsnähten an innenbeschichteten Rohrstücken, beispielsweise für Konservendosen oder ähnliche Behälter für Lebensmittel, wird die Beschichtung im Bereich der Schweissnaht zerstört. Der Schweissnahtbereich muss daher nachbeschichtet werden, so dass eine Korrosion des Rohrstückes bzw. der Dose verhindert wird. Dies ist allgemein bekannt und wird in der Praxis so durchgeführt, dass an einem Arm, an dem das Rohrstück gebogen und verschweisst wird, auch eine Vorrichtung zum Nachbeschichten der ge-schweissten Innennähte vorgesehen ist. Der Arm weist hierfür einen Hochspannungserzeuger mit einem Transformator und einer Hochspannungskaskade und eine Sprühelektrode sowie eine Pulverzuführung und axial nebeneinander angeordnete Auslassöffnungen für Beschichtungsmittel auf. Das Rohrstück mit der Innenschweissnaht, das den Arm umgibt, wird längs des Armes bewegt und kommt bei den Auslassöffnungen für Beschichtungsmittel so an dem Arm zur Anlage, dass das dort abgegebene Beschichtungsmittel die Schweissnaht abdeckt.

Untersuchungen haben nun ergeben, dass jedesmal dann, wenn der im Arm untergebrachte Hochspannungserzeuger von einem geerdeten Rohrstück überfahren wird, im Transformator erhebliche Verluste auftreten.

Durch die kurzen Taktzeiten bei der Herstellung der Rohrstücke ist der Transformator des Hochspannungserzeugers einer dauernd wechselnden Belastung zwischen den beiden Zuständen «Rohrstück liegt an» und «Rohrstück liegt nicht an» ausgesetzt, so dass es zu Störungen des Betriebes des Hochspannungserzeugers kommt. Da der Schwingkreis des Hochspannungserzeugers bei gegebenen Parametern: Transformator, Hochspannungskaskade, Länge der Niederspannungskabel etc., für eine bestimmte konstante Belastung ausgelegt ist, führt das beim Überfahren des Rohrstückes erzeugte Störfeld zu einer Verstimmung des Schwingkreises und dadurch zu einer stark erhöhten Stromaufnahme des Transformators, die bis zur Zerstörung des Transformators führen kann bzw. zu einem Abfall der Spannung an der Sprühelektrode.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum elektrostatischen Nachbeschichten von geschweissten Innennähten an innenbeschichteten Rohrstücken zu schaffen, die eine möglichst stabile Hochspannung an der Sprühelektrode gewährleistet. Insbesondere soll eine Vorrichtung angegeben werden, die möglichst unabhängig von Belastungen durch die den Arm überfahrenden Rohrstücke ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.

Durch den den Transformator umgebenden, geerdeten Metallmantel nach der Erfindung wird der Hochspannungserzeuger gleichmässig belastet, so dass der Schwingkreis zur Erzeugung der Hochspannung für diese bekannte, konstante Belastung ausgelegt werden kann.

Wenn das Rohrstück über den im Arm angeordneten, ummantelten Transformator bewegt wird, ist der Einfluss des durch das Rohrstück erzeugten magnetischen Feldes auf die Leistungsaufnahme des Transformator aufgrund der durch den Metallmantel gebildeten Abschirmung vernachlässigbar. Der Hochspannungserzeuger kann also für die bekannten Parameter: Transformator, Hochspannungskaskade, Zuführungsleitungen, Metallmantel etc. ausgelegt werden, wobei diese Auslegung die konstante, durch den Metallmantel erzeugte Verlustleistung berücksichtigt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, mit Bezug auf die Zeichnung, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Beschichtungsarm nach der Erfindung,

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht einen Abschirmmantel in Einzeldarstellung.

In einem im ganzen mit 10 bezeichneten Beschichtungsarm sind eine Zuführungsleitung 11 für Beschichtungspulver und eine Niederspannungsleitung 12 vorgesehen. Ein im Beschichtungsarm 10 untergebrachter Hochspannungserzeuger 13 besteht im wesentlichen aus einem Transformator 14 und einer dem Transformator 14 nachgeschalteten Hochspannungskaskade 15. Der Transformator 14 ist von einem ringförmigen, geerdeten Abschirmmantel 16 umgeben. Dabei soll hier unter «Erden» auch das Legen an Masse verstanden werden. Die Niederspannungsleitung 12 führt zur Niederspannungsseite (Primärspule) 17 des Transformators 14. Die Hochspannungsseite (Sekundärspule) 18 des Transformators 14 ist mit dem Eingang der Hochspannungskaskade 15 gekoppelt, deren Hochspannungsausgang zu einer Sprühelektrode 19 führt. Die Sprühelektrode 19 für die elektrostatische Aufladung des Beschichtungspulvers ist in einer loni-sierkammer 20 angeordnet, in der auch die Pulverzuführungsleitung 11 mündet. Am Umfang des Be-schichtungsarms 10 sind mit der lonisierkammer 20 in Verbindung stehende (nicht gezeigte) düsenartige Auslassöffnungen für das Beschichtungspulver vorgesehen, die in axialer Richtung über eine begrenzte Länge des Beschichtungsarms, mit Abstand zueinander, angeordnet sind.

Der Beschichtungsarm ist von einem in Pfeilrichtung A bewegbaren Rohrstück 21 umgeben. Beim Beschichtungsvorgang kommt die Innenfläche der Schweissnaht des Rohstücks 21 über die in einer Reihe angeordneten Auslassöffnungen zu liegen, wobei das Rohrstück am Beschichtungsarm anliegen kann oder mit einem Abstand zu den Auslassöffnungen geführt wird. Zur besseren elektrostatischen Aufladung kann neben den Auslassöffnungen im Beschichtungsarm 10 ein Schlitz oder eine entsprechende andere Öffnung der lonisierkammer 20 zur Umgebung vorgesehen sein, in dem die oder eine weitere Elektrode angeordnet ist.

Ferner ist am freien Ende des Beschichtungsar-

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mes 10 eine Halterung 22 vorgesehen, von der die beschichteten Rohrstücke abgenommen werden können.

Die Abschirmung 16 des Transformators 14 besteht beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Abschirmring aus ferromagnetischem Material in Form eines Ringes, der mit Abstand den Transformator umgibt. Der Mantel 16 ist an seinen beiden Stirnseiten offen und steht seitlich einige Millimeter über den Transformatorrand über. Der Abstand von Abschirmmantel 16 zu Transformator 14 liegt, abhängig von der Bauart und Grösse des Transformators, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 10 mm. Der Transformator 14 selbst kann beispielsweise in Kammerbauweise oder in Lagenbauweise ausgeführt sein. Da der gesamte Hochspannungserzeuger im Beschichtungsarm 10 untergebracht werden soll, werden vorzugsweise Transformatoren kleiner Bauart verwendet, die demzufolge auch eine entsprechend geringe Ausgangsleistung aufweisen.

Der gezeigte Beschichtungsarm 10 bildet den Endabschnitt eines (nicht vollständig gezeigten) Kunststoff-Trägerarmes, um den herum in einem ersten Arbeitsschritt beschichtete Bleche gebogen werden und an dem in einem zweiten Arbeitsschritt diese gebogenen Bleche zu Rohrstücken ver-schweisst werden. Bei der Herstellung der Rohrstücke werden diese von einer nicht gezeigten Fördereinrichtung längs des Trägerarmes zwischen den einzelnen Bearbeitungsstufen weiterbewegt und überstreichen am Ende des Träger- bzw. des Be-schichtungsarmes den Hochspannungserzeuger 15.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist zunächst folgendes festzuhalten. Meist wird der Hochspannungserzeuger für solche Sprühgeräte als ein sogenannter «Selbstschwinger-Oszillator» betrieben. Die Primärspule 17 des Transformators 14 wird bei Betrieb der Be-schichtungsvorrichtung über die Niederspannungsleitung 12 durch eine mit einer Arbeitsfrequenz betriebene Versorgungs-Wechselspannung gespeist. Hierfür ist bei den bekannten Beschichtungsarmen ein Netzgerät vorgesehen, das eine Versorgungs-Wechselspannung mit einer auf die Komponenten des Hochspannungserzeugers abgestimmten Arbeitsfrequenz ausgibt, wobei der Hochspannungs-Transformator 14 einen frequenzbestimmenden Teil dieses sogenannten «Selbstschwinger-Oszillators» bildet. Der Betrieb des Hochspannungserzeugers ist also abhängig von dessen einzelnen Komponenten, wie Transformator, Hochspannungskaskade etc, sowie induktiven und kapazitiven Einflüssen, die beispielsweise durch äussere Störungen, wie beim Überfahren durch Rohrstücke, entstehen. Diese bekannten Oszillatoren müssen sich beim Einschalten des Beschichtungsgerätes auf die Arbeitsfrequenz einschwingen und sollen bei Betrieb diese Arbeitsfrequenz möglichst genau einhalten. Dabei soll der Hochspannungserzeuger möglichst bei einer solchen Frequenz betrieben werden, bei der sein Wirkungsgrad maximal ist. Die Arbeitsfrequenz wiederum ist von der Systemauslegung und Belastung sowie von äusseren Störeinflüssen abhängig.

Bei den bekannten Systemen tritt dabei regelmässig folgende Schwierigkeit auf. Zwar kann der Hochspannungserzeuger mit einem festen Netzgerät, festen Kabellängen und gegebenen Transformator und Hochspannungskaskade für eine vorgegebene, konstante Belastung ausgelegt werden. Wenn sich jedoch die Dämpfung des so gebildeten Schwingkreises durch unterschiedliche Belastungsströme ändert, kann dieses System den veränderten Bedingungen nicht entsprechend angepasst werden, und die Frequenz des Hochspannungserzeugers weicht von der erforderlichen Arbeitsfrequenz ab. Dies führt zu einer erhöhten Stromaufnahme des Hochspannungserzeugers und kann zur Folge haben, dass die gewünschte Ausgangsspannung nicht aufrechterhalten werden kann und der Wirkungsgrad des Hochspannungserzeugers deutlich fällt. Sehr hohe Belastungen können zu einem kurzzeitigen, vollständigen Zusammenbruch der Ausgangs-Hochspannung führen. Die Verluste im Hochspannungserzeuger beim Überstreichen des Rohrstückes können kurzzeitig bis zu 80% gegenüber der Leistungsabgabe bei Abwesenheit des Rohrstückes betragen.

Bei der Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung ist nun der Transformator 14 durch den Metallmantel 16 gegen äussere Störeinflüsse abgeschirmt, so dass die Ausgangsspannung des Hochspannungserzeugers keinen Schwankungen des durch das den Beschichtungsarm überstreichende Rohrstück erzeugten Magnetfeldes unterworfen ist. Vielmehr ist die Leistungsaufnahme des ummantelten Transformators konstant, und der Schwingkreis des Hochspannungserzeugers kann für diese konstante Leistungsaufnahme ausgelegt werden, so dass er immer eine gewünschte, stabilisierte Hochspannung abgibt.

Eine besonders zweckmässige Ausgestaltung des Abschirmmantels 16 ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei weist der Abschirmmantel 16 einen durchgehenden Längsschlitz 16a auf, der über einen vom Stirnrand abstehenden Lappen 16b und einen damit verbundenen, zum Abschirmmantel 16 koaxialen Ring 16c überbrückt wird. Damit werden zu Verlusten führende Wirbelströme vermieden.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Nachbeschichten der Innenflächen von Schweissnähten innenbeschichteter Rohrstücke (21), insbesondere für Dosen und dergleichen, mit einem Beschichtungsarm (10), der an seinem Umfang angeordnete Auslassöffnungen für Beschichtungspulver aufweist, einer im Beschichtungsarm verlaufenden Zuführungsleitung (11) für Beschichtungspulver, einem im Beschichtungsarm angeordneten Hochspannungserzeuger (13) mit einem Transformator (14) und einer nachgeschalteten Hochspannungskaskade (15) und einer an den Hochspannungserzeuger angeschlossenen Ladeelektrode (19) innerhalb des Beschich-tungsarms im Bereich der Pulver-Auslassöffnungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (14) in radialem Abstand von einem geerdeten Metallmantel (16) koaxial umgeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-

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kennzeichnet, dass der Metallmantel (16) aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel (16) mit einem radialen Abstand von 2 bis 10 mm zum Transformator (14) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel (16) eine Dicke von 0,1 bis 2 mm aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (14) Bestandteil eines selbstschwingenden Oszillators zur Erzeugung der Hochspannung ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel (16) einen durchgehenden Längsschlitz (16a) aufweist, der über einen von der Mantelstirn abstehenden Lappen (16b) und einen koaxialen Ring (16c) überbrückt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsleitung (11) für das Beschichtungsmittel in einer hinter einer oder mehreren Ausströmöffnungen vorgesehenen lonisierkammer (20) mündet, in der die Sprühelektrode (19) zum elektrostatischen Aufladen des Beschichtungsmittels angeordnet ist, und dass bei mehreren Ausströmöffnungen diese axial über eine begrenzte Länge des Beschichtungsarmes mit Abstand nebeneinander angeordnet sind.

8. Einrichtung zur Herstellung von innenbeschichteten Rohrstücken mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsarm (10) einen Abschnitt eines Trägerarms für die Herstellung von innenbeschichteten Rohrstücken bildet und dass der Trägerarm in einem ersten Abschnitt eine Biegevorrichtung zum Biegen von Rohrstücken und in einem zweiten Abschnitt eine Schweissvorrichtung zum Schweissen von Längsnähten an diesen Rohrstük-ken aufweist.

9. Anlage mit einer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Fördervorrichtung zum Transportieren des gebogenen Rohrstückes über den Trägerarm zur Schweissvorrichtung und von dort zum Beschichtungsarm umfasst.

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