Аппарат для электростатического распыления Советский патент 1993 года по МПК B05B5/53 

для подачи через электропроводящую контактную поверхность распыляемой жидкости к кромочной поверхности 5, имеющей острую кромку у каждого из множества мест в виде зубцов 6. Каждый зубец б имеет кончик 7. Кромочная поверхность 5 между острыми кромками множества мест выполнена острой так, что при использовании сила локального электрического поля относительно меньше, э у каждого из множества мест.при использовании при покрытии распыляемой жидкостью сила локального электрического поля в достаточной степени увеличивается.

Кромочнеп поверхность 5 выполнена с Формой точек, образующих острые кромки, из материала, обладающего достаточными изоляционными свойствами для предотвращения коронного разряда в процессе использования. Причем, эта поверхность 8 находится в верхней части кромочной поверхности 5.

Кромочная поверхность каждого из множества мест может быть выполнена из- электропроводящего или полупроводящего материала и недостаточно острой для возникновения коронного разряда в процессе работы. Кромочная поверхность 5.может быть частью поверхности 10.

Внешний цилиндрический элемент 2 (фиг. 2, 3) на внутренней поверхности имеет ребра 9. которые образуют с наружной поверхностью элемента 3 каналы 10.

Контейнер Г охватывает сопло 1 и в зоне их соединения установлено уплотнение. Внутренний элемент 3 проходит в контейнер 11. Отверстие внутреннего цилиндрического элемента 3 со стороны контейнера 11 закрыто винтом 12. Внешний цилиндрический элемент 2 в зоне охвата им контейнера 11 (как. показано на фиг, 2) имеет наружную винтовую резьбу 13, которая соответствует внутренней винтовой резьбе 14 на держателе 15 (фиг. 4). Держатель 15 установлен на конце изолирующей трубки 16, которая несет на себе генератор 17 высокого напряжения и батарею 18, установленную на другом ее конце.

Схема электрического соединения генератора 17 (фиг, 5} включает внешнюю камеру 19 генератора высокого напряжения, которая через кабель 20, проходящий внутри трубки 16, подсоединена к контакту 21. Батарея 18 подсоединена через переключатель 22 между общей клеммой 23 и входной клеммой 24 низкого напряжения.

Кромочная поверхность 5 может быть выпопнена кольцевой формы, как показано на фиг, 1, 2.

Кромочная поверхность может быть выполнена продольной (фиг, 6, 7),

На фиг. 6 множество мест в виде зубцов

25образовано в корпусном элементе 26 из изолирующего пластикового материала. В корпусном элементе 26 имеется площадка

27 распределения жидкости. Запирающая пластина 28 уплотняет корпусной элемент

26посредством прокладки 29 и определяет линейную щель 30 между корпусным элементом 26 и запирающей пластиной 28.

0 Прокладке 29 п-ридана такая форма, чтобы образовать каналы 31.

Проводящая или полупроводящая полоса 32 вставляется в корпусной элемент 26 и подсоединяется к источнику 17 подачи вы5 сокого напряжения,

В варианте, показанном на фиг, 7, сопло выполнено в форме ванны 33 из изолирующего пластикового материала, имеющей множество мест в виде зубцов 34, образо0 ванных вдоль продольной кромки 35. Канавки 36 в основании ванны 33 сообщаются с кончиком каждого зубца 34. Проводящая поверхность образована проволокой 37-, которая подсоединена к источнику 17 высокого

5 напряжения.

Аппарат работает следующим образом. Жидкость подается по отверстию, образованному элементами 2, 3 к кромочной поверхности, и стекает по зубцам. Этот

0 процесс может находиться под влиянием сил тяжести и /ил и электростатических сил. Жидкость, которая до некоторой степени должна быть проводимой, оказывает существенное влияние на высокий потенциал

5 границы электрического поля, Зубцы 6 существенно остры, поэтому сила поля, на границе жидкости и воздуха на кончиках 7 зубцов дортаточно велика, чтобы образовать воронку 38 жидкости при напряжении,

0 подаваемом генератором 17 высокого напряжения.

Жидкость на кончиках.становится заряженной, отрицательный заряд передается на проводящую поверхность 8, а чисто -по5 ложительный заряд остается в жидкости, Заряд в жидкости создает внутренние от- талхивающие электростатические силы, которые преодолевают трение поверхности жидкости, образуя воронку жидкости с кон0 чиков7, которые образуют связанные частицы 39. На расстоянии от зубцов 6 механические силы, воздействующие на связанные частицы при прохождении через воздух, заставляют их дробиться на заря5 женн-ые капельки довольно одного размера. Поскольку зубцы выполнены из проводящего материала, то существует опасность того, что коронный разряд может возникнуть если силы поля слишком велики. Это нежелательно, поскольку влечет за собой

потребность в токе более высокого напряжения от высоковольтного генератора.

Для предотвращения появления коронного разряда в процессе эксплуатации зубцы изготавливают с очень меленькими угловыми радиусами. Минимальный угловой радиус на кончиках может быть существенно большим, не приводя к образованию коронного разряда при эксплуатации или до эксплуатации, даже в случае, если кончики не покрыты жидкостью. Как вариант, возможно применение минимального углового радиуса меньшего размера, если радиус все же достаточно велик, чтобы он мог быть смочен жидкостью, подвергаемой распылению, необходимо жидкость подавать на кончики зубцов до того, как будет подано высокое напряжение. Применение радиуса большего размера при покрытии жидкостью в совокупности с повышенным удельным сопротивлением уменьшает потенциал границы высокого напряжения электрического поля, способствует уменьшению возможности появления коронного разряда.

Может ли быть минимальный радиус при смачивании меньше минимального радиуса, при котором не образуется коронный разряд в сухом состоянии, зависит от трения поверхности и жидкости, и от высокого напряжения, воспроизводимого генератором. Чем меньше трение поверхности, тем меньшего размера минимальный угловой радиус, который может быть смочен. Чем меньше величина напряжения, воспроизводимого генератором, тем меньше минимальный угловой радиус, не создающий соронного разряда. Поэтому, чем меньше рение поверхности и ниже напряжение, ем меньшая вероятность того, что жид- (ость будет смачивать меньший угловой радиус, при котором не будет коронного эазряда.

Возможно изготавливать зубцы, кото- эые существенно острые для того, чтобы троизводить распыление и в тоже время не настолько острые, чтобы образовывать ко- эонный разряд в процессе эксплуатации три напряжении, подаваемом генератором шсокого напряжения, т.е. 25-35 КВ. Предполагается,.что минимальный угловой радикс на кончиках 100 до 200 микрон, не будет )бразовывать коронный разряд в процессе ксплуатации при напряжении порядка 30 (В. Зубцы осуществляют локальное увели- ение силы электрического поля на своих юнчиках, что достаточно для того, чтобы фоизводить распыление с образованием вязанных частиц на каждом кончике при иироком диапазоне напряжений и расстоя- 1ий от объекта, В одном из вариантов использования изобретения одна связанная частица может быть образована на каждом зубце в диапазоне напряжения 25-35 КВ. Установлено, что количество связанных ча- 5 стиц в действительности не зависит от расстояния до объекта при таком диапазоне напряжения. Поэтому, размер капелек в большей степени не зависит от напряжения в пределах широкого диапазона, что умень0 шает потребности в регулировке выходного напряжения генератора. Равным образом, размер капелек не зависит от расстояния до объекта.

Зубцы 6 скошены наружу для увеличе5 ния ширины полосы распыления. Зубцы могут быть равными, или отогнутыми внутрь в случае, если, требуются более узкие полосы распыления.

В варианте выполнения сопла продоль0 ным, кромочная поверхность распыления имеет общий продольный характер. Зубцы изготовлены из материала, обладающего большими изоляционными свойствами. Пластик с высокими изоляционными свой5 ствами марки PTFE может служить в качестве примера. Материал с меньшими изоляционными свойствами Например, формальдегидная композитная бумага, тзк- . же может быть использована. Это уменьша0 ет тенденцию образования.коронного разряда поэтому зубцы могут быть намного .острее, чем медные зубцы.

При использовании зубцов из изоляционного материала жидкость подают на кро5 мочную поверхность 5 через проводящую или полупроводниковую поверхность. Это происходит в верхней части кромочной поверхности 5. Электрическое поле образуется жидкостью, поступающей на кромочную

0 поверхность 5. Отрицательный заряд отводится от жидкости при ее контакте с проводящей поверхностью, оставляя чистый положительный заряд в жидкости.

Расстояние между кромочной поверх5 ностью 5 и проводящей или полупроводящей поверхностью должно быть существенно малым для удельного сопротивления жидкости, которая используется для распыления, В результате проводимо0 сти жидкости вдоль зубцов появляется градиент напряжения, а именно, в направлении потока.жидкости. Результирующее электрическое поле воспроизводит силу параллельно поверхности, которую

5 иногда называют тангенциальной силой, ко- .торая воздействует на жидкость и выбрасывает ее вдоль отверстия 4 и зубцов по направлению их кончиков.

Если-используются зубцы из проводящего материала, то какого- либо значмтелького градиента напряжения не происходит и подавать жидкость вдоль зубцов на их кончики еще труднее.

В описываемом аппарате зубцы, если они изготовлены из изоляционного материал, могли бы быть значительно острее, а проводящая или полупроводящая поверхность может быть обеспечена, если изготовить внутренний элемент 3 из соответствующего материала.. Непроводящую кромочную поверхность можно получить путем посадки кольца на проводящий внешний элемент 2. .

Как вариант, внешний элемент 2 может быть непроводящим, а внутренний элемент 3 - проводящим.

В этом случае, не так легко применять высокое напряжение к поверхности, т.е. к внутреннему элементу.

В еще одном варианте зубцы размещены из непроводящем элементе, а внешний элемент является проводящим. В этом случае жидкость стекает вниз на внешнюю по- верхность зубцов к ко.нчикам. При проектировании внешнего элемента необходимо соблюдать осторожность и не допускать, чтобы жидкость забрызгивала кромочную поверхность на ее конце. Одним из факторов, который влияет на размер капелек, является мощность потока. При условии, что все другие факторы являются постоянными, повышение мощности потоки, повышает размер капелек. Сопло и контейнер, показанные на фиг. 2, 3, имеют, сечение для того, чтобы показать устройство, контролирующее поток,

Одним из трех параметров, контролирующих мощность потока, является размер проходов, через которые протекает жидкость. Этот размер точно определен путем установки ао внешний элемент 2 внутренних ребер Э. Внутренний элемент 2 припрессован к ре,брзм 9 таким образом, чтобы проходы для жидкости находились между ребрами. Проходы выходят открытыми к от- берстию 4. Размеры и количество проходов 10 частично контролируют мощность потока. Меньшее сечение, большая длина проходов и меньшее их количество - все это снижает мощность потока. Контейнер 11 приварен к соплу. Этот контейнер не имеет никаких других средств сброса давления за исключением сброса через винт 12. .

Вторым параметром, влияющим на мощность потока, являются -размеры спирального прохода, сделанного по резьбе винта 12 частично для того, чтобы определить степень сброса давления в контейнере для обеспечения вытекания жидкости. Более дли инь; и спиральный проход и меньшее

его сечение способствует уменьшению мощности потока. Третьим параметром, влияющим на мощность, является высота винта 12 воздушного жиклера под отверстмем 4, которая при контроле, обеспечиваемом винтом воздушного жиклера, определяет величину гидростатического напора жидкости над отверстием. Чем меньше расстояние, на котором находится винт воз0 душного жиклера по отношению к отверстию, тем меньше мощность потока.

Внешний элемент 2, который опять мо- жет.быть из проводящего или полупроводящего материала, имеет внешнюю винтовую

5 резьбу 13. При эксплуатации он присоединяется при помощи внутренней резьбы 14 к. держателю 15.

Комбинация изолирующей трубки и переносного кабеля заземления, выходящего

0 из конца трубки напротив сопла, имеет результатом то, что сопло ограждается от кз- ких-либо потенциальных воздействий от аппарата.

Длинный путь через трубку между со5 плом и переносным кабелем заземления уменьшает утечку в землю из сопла. Это увеличивает срок службы батарей и дает возможность уменьшить мощность конденсатора высокого напряжения.

0 В варианте, показанном на фиг. 6, одна связанная частица образуется одним зубцом также, как это было уже описано ранее. Снова на кончиках зубцов образуется электрическое поле существенной величины,

5 при этом, какие-либо части аппарата не имеют низкого потенциала около сопла, Образующаяся сила поля существенно независима от любых низких потенциальных воздействий от аппарата.

0 Сопло, показанное на фиг. 7, выполнено в виде ванны из изолирующего пластика. . Канавки 36 на дне ванны соединены с кончиками каждого зубца 34. При эксплуатации ванна 33 заполняется жидкостью 40, кото5 рая подлежит распылению, до уровня, расположенного вблизи кромочной поверхности 35. Этот уровень может поддерживаться при помощи обеспечения постоянной подпитки жидкостью, излишек

0 жидкости может быть возвращен через сливную трубку (не показано на рис) для повторного использования. Проводящая поверхность обеспечивается при помощи проволоки 37, Воздействие на проволоку 37

5 высокого напряжения заряжает жидкость 40 и результирующее электрическое поле перемещает ее на зубцы 34, Когда жидкость покрывает зубцы 34, то сила поля на кончиках зубцов значительная, чтобы жидкость могла распыляться при дроблении связанных частиц на капельки, как это было описано ранее. Этот вариант использования изобретения имеет преимущество в том, что здесь не происходит капания в случае остановки распыления при перерыве в подаче t ысокого напряжения, хотя, вследствие того, что ванна открыта, оно не подходит для применения там, где необходимо перемещение сопла, например, рукой, как это происходит при распыливании инсектицидов га растения. В этом варианте сопло применяется без каких-либо существенных воздействий заземления от аппарата.

На кончиках зубцов образуется сущест- Еенное электрическое поле без попадания частей с низким потенциалом или электродов поблизости к соплу.

Формула изобретения 1. Аппарат для электростатического р аспыления, включающий сопло для подачи распыляемой жидкости с образованным между двумя элементами отверстием для г одачи через электропроводящую контакт- ную поверхность распыляемой жидкости к Кромочной поверхности, имеющей острую кромку у каждого из множества мест, и средство электропитания высокого потенциала, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения заряженных капель однородного размера, сопло1 выполнено с размещенными в отверстии внутренними ребрами, при этом кромочная поверхность между острыми кромками множества мест выполнена острой, так что при использовании сила локального электриче- поля относительно меньше, а у каждого из множества мест при использовании

при покрытии распыляемой жидкости сила локального электрического поля в достаточной степени увеличивается, причем сопло расположено на удалении от любых элемен- 5 тов аппарата с низким потенциалом так. что при использовании сила электрического поля практически не зависит от каких-либо влияний низкого потенциала элементов аппарата.

0 2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что кромочная поверхность выполнена с формой мест, образующих острые кромки, из материала, обладающего достаточными изоляционными для предотвращения ко5 ронного разряда в процессе использования при напряжении, создаваемом средством электропитания высокого потенциала, причем эта поверхность находится в верхней части кромочной поверхности.

0 3. Аппарат по п. 1,отличающийся тем, что кромочная поверхность каждого из множества мест выполнена из электропроводящего или полупроводящего материала и недостаточно острой для возникновения

5 коронного разряда в процессе работы при напряжении, создаваемом средством электропитания высокого потенциала.

А. Аппарат по п, 3, отличающийся тем, что кромочная поверхность является

0 частью указанной поверхчости.

5. Аппарат по пп. 1-4, отличаю- щ и и с я тем, что кромочная поверхность выполнена кольцевой формы общего характера.

5 6. Аппарат по пп. 1-4, отличающийся тем, что кромочная поверхность выполнена продольной.

pt/& f

Фиг.З

37

35

J4

фиг. 7