Способ регистрации летящих капель в устройствах электрокаплеструйной технологии Советский патент 1986 года по МПК B41J3/04 

1

Изобретение относится к электронно-ионной технологии, вьмислительной технике и полиграфии и может найти применение при разработке устройств, осуществляющих вывод информации из ЭВМ и множительной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение надежности регистрации капель.

На фиг.1 а, б, в, г, д представле на схема устройства, реализующего данный способ и распределение напряженности; на фиг.2 - микрофотографии иллюстрирующие возникновение автоколебаний капли в полете, а также осци лпограммы коронных импульсов ;; на фиг.3-5 - экспериментальные результаты.

На фиг,1 а, б представлена схема устройства, реализующего способ регистрации. К основным игольчатым электродам 1 или плоскопараллельным пластинам 2 подключают высокое напряжение от маломощного источника пита- ушя. Траектория капель 3 проходит че рез зону 4-6 регистрации капель - полюса капли.

Устройство работает следующим образом .

В зоне 4 регистрации капель при отсутствии капель напряженность электрического поля по центральной силовой линии (по оси симметрии электродов) распределена так, как показано на фиг.1 в для игл 1 и на фиг.1д для пластин 2 в виде штриховых линий. Параметры электродов (межэхгектродное расстояние h, угол заострения игл ч) , радиус закругления игл г , напряжение TJ) выбраны так, что в исходном состоянии максимальная напряженность Е f в резко неоднородном поле игл или напряженность однородного поля

пластин Е

дЗ„ меньше начальной напряженности коропирования Е, с поверхк

ностей электродов 1, пластин 2. Б момент влета в зону регистрации незаряженной проводящей или диэлектрической капли 3 напряженность поля в полюсах капли 3 скачком увеличивается примерно в три раза по сравнению с исходной величиной, что связано с перераспределением зарядов во внешнем поле по поверхности капли и достигает уровня Е . Если для влетевшей

капли необходимая величина начальной

напряженности коронирования Е меньще, чем Е

ГЛО.Х,

то с полюсов капли 3

1ФОИЗОИДУТ кратковременные импульсные

10

20

, - j - 25

2782502

коронные разряды в направлении электродов 1 или пластин

На фиг.1г показаны экспериментально снятые осциллограммы импульсов коронных разрядов. Коронные разряды можно также регистрировать по свечению фотоэлектрическим путем. Момент возникновения коронного импульса t соответствует моменту влета капли 3 в зону 4 регистрации капель, а длительность импульса t может служить показателем скорости полета капли.

На фиг.2 представлены микрофотографии, иллюстрирующие возникновение автоколебаний капли в полете при эмиссии капель сильным электростатическим полем (диаметр сопла 0,45 мм, давления жидкости Р 3,7 кПа, напряжение эмиссии U 3,9 кВ, мм, водные чернила), а также экспериментальные осциллограммы коронных импульсов (частота f 768 Гц, В, R 440 кОм, осциллограф С1-16 .

Если же по траектории летят заряженные капли, то возникновение коронного разряда облегчается и амплитуда коронного импульса будет являться показателем заряда капель. Облегчить условия возникновения коронного разряда можно также, заставляя каплю в полете колебаться относительно сферического положения равновесия (фиг.1а, штриховые капли). Для этого на каплю можно воздействовать в момент ее формирования или в любой точке полета, например периодическим электромагнитным полем или механическим воздействием. Если капля в зоне регистрации будет иметь форму эллипсоида с большой осью в направлении силовых линий,то кривизна ее значительно увеличивается идля создания импульса коронного разряда потребуется меньшее напряжение. Для выбора относительного расположения точки первоначального возмущения капли необходимо воспользоваться соотношением для частоты собственных колебаний капли:

f l,27W/(pd;

55

гдес4,| - коэффициент поверхностного натяжения и плотность жидкости;d,, - диаметр капли.

ts

На фиг.3 проиллюстрирована способность капли усиливать, например, однеродное электрическое поле на своих полюсах. Коэффициент усиления поля является величиной, обратной коэффициенту деполяризации 36 . Как видно, сферическая капля усиливает исходное электрическое поле в три раза, вытянутый вдоль силовых линий эллипсоид при отношении полуосей в/а 0,5 усиливает поле примерно в 6 раз, при в/а 0,25 - в 12,5 раз, при в/а 0,1 - в 28 раз. Придать сферической капле в зоне регистрации нужную форму эллипсоида, вытянутого вдоль силовых линий, можно за счет ее возмущения или в точке формирования ка- пель или в полете, или в зоне регистрации различными силовыми факторами (электрическим полем, механически, пневматически и т.п.).

На фиг.4 приведено найденное рас- пределение напряженности электрического поля для игольчатых электродов гиперболической формы по оси симметрии JC в зависимости от угла заострения Сконусности i-p) при межэлектрод- ном расстоянии мм и кВ. Для того, чтобы увеличить исходную напряженность в точке влета капли 3 необходимо уменьшать межэлектродное расстояние h, увеличивать угол Ч и напряжение и. При этом в случае плоских электродов уменьшение межэлектродных расстояний h ограничено величиной h 10 d , чтобы не увеличивать аэроКдинамическое сопротивление летяш;ей капле в зоне регистрации. Использова ние игольчатых электродов с этой точки зрения предпочтительнее, так как иглы создают меньшее аэродинамическо взаимодействие с пролетаюшд1ми каплями, т.е. можно уменьЕтить h и U при сохранении Е.

Как видно из фиг.4, в промежутке между иглами электрическое поле име- ет участки резко неоднородного и ква зиоднородного электрического поля. При влете капли в квазиоднородный участок почти исключается влияние на момент регистрации нарушения соосности траектории, а при влете в резко неоднородный участок легче создать

коронный разряд. Так как при угле заточки игл Ч 80° резко уменьшаются неоднородность и вероятность корони- рования с игл, повьшгается исходная напряженность в промежутке и снижается чувствительность к смешению траектории капель.

j ю15 2025

30

0

5 0

5

При влете капли в резко неоднородное поле, например иглы, проволоки и т.п., если выбрать определенное соотношение радиусов кривизны капли и электродов, то можно создать условия коронирования не с капли, а с электродов (униполярный коронный разряд) или получать одновременные коронные разряды и с капли и с электрода (биполярная корона) . При биполярной ко--- роне можно получить большую амплитуду импульсов и повысить быстродействие (более крутые фронты).

На фиг.5 представлены найденные теоретически и подтвержденные экспериментально значения начальной напряженности коронирования Е для сферических и эллипсоидальных капель (отрицательный полюс), а также для иглообразных электродов в виде гиперболоидов вращения и концентрических цилиндрических электродов для различных радиусов закругления г. Величина начальной напряженности самостоятельного коронирования существенно зависит от радиуса закругления капли (на полюсах). Максимальная напряженность однородного электрического поля между пластинами ограничена из условия пробоя величиной кВ/см. При пролете через зону регистрации сферической капли напряженность на ее полюсах увеличится в 3 раза и достигает 90 кВ/см. Этого достаточно только для получения импульсного коронного разряда с капель диаметром d 1 мм. Чтобы зажечь коронный разряд с капель меньшего диаметра их необходимо растягивать в эллипсоид. При этом в однородном электрическом поле на полюсах элипсоидной капли можно получить при ,5; 0,25; 0,1 .соответствующие величины напря- женностей Е, 180; 360; 840 кВ/см. Как видно из фиг. 5, такой напряженности достаточно для создания коронного импульса с любой эллиптической капли и его регистрации.

Формула изобретения

Способ регистрации летящих капель в устройствах электрокаплеструйной технологии, основанный на пропускании капель через разрядный промежуток, в котором при пролете капель возникают коронные разряды, регистрируемые, например, оптическими сред512782506

ствами, о тличающийся тем, рез разрядный промежуток возбуждают что, с целью повышения надежности ре- автоколебания капель, например, элек- гистрации, перед пролетом капель че- тромагнитным полем.

Изобретение относится к электронно-ионной технологии, вычислительной технике и полиграфии и может найти применение при разработке устройств , осуществляющих вывод информации из ЭВМ и множительной аппаратуры. Целью изобретения является повьшение надежности регистрации капель. Это достигается тем, что при способе регистрации летящих капель в устройствах электрокаплеструйной технологии, основанном на пропускании капель через разрядный промежуток, в котором при пролете капель возникают коронные разряды, регистрируемые, например, оптическими средствами, перед пролетом капель через разрядный промежуток возбуждают их автоколебания, ла- пример, электромагнитным полем. При этом вследствие возникновения эллипс- ности капель в разрядном промежутке облегчаются условия возникновения коронного разряда. 5 ил. S СЛ

.гг

о

0,1 0,6 0,8 в/а (Риг. 3

Редактор С. Патрушева

Составитель В. Верховский

Техред М.Ходанич Корректор Т. Колб

6800/17

Тираж 362Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4