ЭЛЕКТРОРАСПЫЛИТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК B05B5/04 

Изобретение относится к устройствам для получения заряженного аэрозоля и может быть использовано в сельском хозяйстве, медицине, метеорологии и для нейтрализации статического электричества.

Известен электрораспылитель (1), у которого распылительный электрод установлен на валу высокооборотного двигателя. Высокое напряжение приложено между распылительным электродом и поверхностью, на которую осуществляется распыление диспергируемой жидкости. Недостатками таких электрораспылителей являются повышенная опасность работы из-за использования напряжения около 100 кВ и низкая эффективность зарядки частиц из-за большого расстояния между кромкой распылительного электрода и поверхностью, на которую осуществляется напыление.

Известен электрораспылитель, у которого распылительный электрод установлен на валу скоростного двигателя. Вблизи дискового распылительного электрода и соосно с ним расположен неподвижный индуцирующий электрод. Индуцирующий электрод имеет форму круглой пластины. Распылительный и индуцирующий электроды подключены к разным полюсам высокого напряжения (2).

Недостатком таких электрораспылителей является низкая эффективность зарядки частиц. Это обусловлено тем, что при распылении жидкости с вращающегося дискового электрода капли попадают и на неподвижный индуцирующий электрод. Причем большая часть капель, попадающих на индуцирующий электрод, находится около края этого электрода. С капель развивается коронный заряд, токи которого замыкаются вблизи края дискового распылительного электрода, где происходит индукционная зарядка распыливаемой жидкости. При этом эффективность зарядки диспергируемой жидкости резко снижается.

Технической задачей, решаемой изобретением, является увеличение заряда дисперсной фазы распыливаемой жидкости.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном электрораспылителе, содержащем на валу высокоскоростного двигателя распылительный электрод с каналами подачи распыливаемой жидкости и параллельном соосно расположенный индуцирующий электрод, подключенный к высоковольтному источнику высокого напряжения, согласно изобретению, индуцирующий электрод расположен на валу двигателя, снабженном втулкой из изолирующего материала.

Во втором варианте поставленная задача решается тем, что в известном электрораспылителе, содержащем на валу высокооборотного двигателя распылительный электрод каналами подачи распыливаемой жидкости и параллельно и соосно расположенный индуцирующий электрод, подключенный к высоковольтному источнику высокого напряжения, согласно изобретению, индуцирующий электрод расположен на валу двигателя, снабженном втулкой из изолирующего материала, и выполнен с отверстиями в приосевой части, распылительный электрод также выполнен с отверстиями в приосевой части, сообщенными с каналами подвода распыливаемой жидкости, а края индуцируемого и распылительного электродов выполнены закругленными, радиус закругления индуцирующего электрода при этом превышает радиус закругления распылительного электрода не менее чем в десять раз.

Кроме того, электрораспылитель в первом варианте может быть выполнен с индуцирующим электродом, снабженным отверстиями, равномерно расположенными в приосевой части.

Индуцирующий электрод может быть снабжен лопастями, выполненными из диэлектрического материала с углом скоса от края к центру 10-60^o.

Кроме того, втулка из изолирующего материала снабжена, по крайней мере, одним электропроводящим каналом, электрически соединенным с высоковольтным полюсом источника высокого напряжения.

На фиг. 1 и 2 представлены различные варианты исполнения электрораспылителя; на фиг. 3 -индуцирующий электрод, выполненный с отверстиями, на фиг. 4 то же, снабженный лопастями; на фиг. 5 узел электрораспылителя, в котором индуцирующий электрод электрически соединен через электропроводящий канал в изолирующей втулке с высоковольтным полюсом источника высокого напряжения.

Электрораспылитель (фиг. 1) содержит высоковольтный двигатель 1, на валу которого расположены распылительный электрод 3 и индуцирующий электрод 4, укрепленный на валу двигателя, с помощью втулки 5 из изолирующего материала. Имеется канал 6 для подачи распыливаемой жидкости, источник высокого напряжения 7, подключенный высоковольтным полюсом к индуцирующему электроду 4, корпус 8, в котором расположены двигатель, вал и часть распределительного электрода, выполненного конусообразным, к которой подведен канал с распыливаемой жидкостью. В корпусе 8 выполнено отверстие 9, повторяющее конусообразную конфигурацию распылительного электрода 3, но большего диаметра.

Электрораспылитель работает следующим образом. Распыливаемая жидкость подается через канал 6 к распылительному электроду 3, который вращается с высокой скоростью, задаваемой двигателем 1. При этом под действием центробежных сил при отрыве пленки жидкости от кромки распылительного электрода происходит диспергирование жидкости. В зазоре между индуцирующим электродом, к которому приложено высокое напряжение, и заземленным распылительным электродом 3 существует сильное электрическое поле. Поэтому при отрыве пленки жидкости от края распылительного электрода и ее дроблении отрывающиеся капли приобретают электрический заряд (индукционная зарядка). Благодаря тому, что индуцирующий электрод вращается с такой же скоростью, как и распылительный электрод, оседающие на него в процессе распыления капли будут немедленно удалены с его поверхности под действием центробежных сил, что предотвращает разрядку дисперсной фазы токами коротких разрядов. По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет увеличить ток выноса электрораспылителя почти в два раза при одинаковых скоростях вращения вала двигателя, что подтверждается экспериментом.

В табл. 1 представлены экспериментальные данные, характеризующие влияние вращения индуцирующего электрода на ток распылителя.

Во втором варианте (фиг. 2) электрораспылителя предлагается кромки распылительного и индуцирующего электродов выполнить с закруглениями. При этом, как показали эксперименты, для предотвращения коронного разряда с индуцирующего электрода, находящегося под высоким напряжением, целесообразно выбрать радиус закругления его кромок превышающим радиус закругления кромок распылительного электрода не менее чем в десять раз. При этом распылительный электрод находится под нулевым потенциалом. Подача жидкости во втором варианте электрораспылителя осуществляется в пространство между распылительным и индуцирующим электродами, что обеспечивает большее время пребывания распыливаемой жидкости в зоне электрического поля и способствует более высокой степени зарядки частиц для жидкостей с низкими значениями диэлектрической проницаемости среды (слабопроводящих жидкостей).

Кроме того, как показали эксперименты, увеличение тока выноса (не более 10%) может быть достигнуто, если в индуцирующем электроде выполнены отверстия 10, расположенные равномерно в приосевой части, сообщающиеся с зазором между распылительным и индуцирующим электродами (фиг. 3). Это объясняется тем, что ликвидируется зона пониженного давления в приосевой части индуцирующего электрода 4 (фиг. 2), которая образовалась за счет разности линейных скоростей различных частей индуцирующего электрода, находящихся на разном расстоянии от его центра.

Для улучшения транспортировки заряженного аэрозоля от электрораспылителя представляется целесообразным снабдить индуцирующий электрод лопастями, выполненными из диэлектрического материала с углом скоса α от края к центру 10-60^o (фиг. 4). Вращающиеся лопасти 11 будут создавать спутный поток, улучшающий транспортировку частиц от электрораспылителя. При угле a < 10^o, спутный поток весьма мал и не оказывает практически никакого влияния на движение дисперсной фазы. При a > 60^o мощность, необходимая для создания спутного потока, будет превышать мощность, затрачиваемую на распыливание жидкости.

В табл. 2 представлены данные эксперимента, подтверждающие целесообразность выбора a97 в диапазоне от 10 до 60^o.

Для исключения коронирования лопастей в электрическом поле объемным зарядом аэрозольных частиц целесообразно изготовить их из диэлектрического материала, например капролона.

Для облегчения задачи подвода высокого напряжения к индуцирующему электроду предлагается втулку 5 из изолирующего материала снабдить электропроводящим каналом 12 (фиг. 5).

Источники информации:
1. Авт. свид. СССР N 1214232, B 05 B 5/04, опубл. 1986.

1. Авт. свид. СССР N 1219154, B 05 B 5/04, опубл. 1986.

Использование: изобретение относится к устройствам для получения заряженного аэрозоля и может быть использовано в сельском хозяйстве, медицине, метеорологии и для нейтрализации статического электричества. Сущность изобретения: в первом варианте индуцирующий электрод 4 расположен на валу двигателя, снабженном втулкой 5 из изолирующего материала. Индуцирующий электрод может быть снабжен отверстиями, равномерно расположенными в приосевой части. Индуцирующий электрод может быть снабжен лопастями, выполненными из диэлектрического материала с углом скоса от края к центру 10-60^o. Втулка 5 из изолирующего материала снабжена, по крайней мере, одним электропроводящим каналом, электрически соединенным с высоковольтным полюсом источника высокого напряжения. Во втором варианте индуцирующий электрод 4 расположен на валу 2 двигателя, снабженном втулкой 5 из изолирующего материала, и выполнен с отверстиями, расположенными в приосевой части, распылительный электрод 3 выполнен с отверстиями и в приосевой части, сообщенными с каналами подвода распыливаемой жидкости. Края индуцируемого и распылительного электродов выполнены закругленными. Радиус закругления края индуцируемого электрода при этом повышает радиус закругления края распылительного электрода не менее чем в десять раз. Индуцирующий электрод также может быть снабжен лопастями, выполненными из диэлектрического материала с углом скоса от края к центру 10-60^o. 2 с.п. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 ил.

1. Электрораспылитель, содержащий установленный на валу высокооборотного двигателя распылительный электрод с каналами подачи распыливаемой жидкости и параллельно и соосно с ним расположенный индуцирующий электрод, подключенный к высоковольтному полюсу источника высого напряжения, отличающийся тем, что индуцирующий электрод расположен на валу двигателя, снабженном втулкой из изолирующего материала. 2. Электрораспылитель по п.1, отличающийся тем, что индуцирующий электрод снабжен отверстиями, равномерно расположенными в приосевой части. 3. Электрораспылитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что индуцирующий электрод снабжен лопастями, выполненными из диэлектрического материала с углом скоса от края к центру 10 60^o. 4. Электрораспылитель по п.1, отличающийся тем, что втулка из изолирующего материала снабжена по крайней мере одним электропроводящим каналом, электрически соединенным с высоковольтным полюсом источника высокого напряжения. 5. Электрораспылитель, содержащий установленный на валу высокооборотного двигателя распылительный электрод с каналами подачи распыливаемой жидкости и параллельно и соосно с ним расположенный индуцирующий электрод, подключенный к высоковольтному полюсу источника высого напряжения, отличающийся тем, что индуцирующий электрод расположен на валу двигателя, снабженном втулкой из изолирующего материала, и выполнен с отверстиями, расположенными в приосевой части, распылительный электрод выполнен с отверстиями в приосевой части, сообщенными с каналами подвода распыливаемой жидкости, а края индуцирующего и распылительного электродов выполнены закругленными, радиус закругления края индуцирующего электрода при этом превышает радиус закругления края распылительного электрода не менее чем в десять раз. 6. Электрораспылитель по п.5, отличающийся тем, что индуцирующий электрод снабжен лопастями, выполненными из диэлектрического материала с углом скоса от края к центру 10 60^o.