Способ зарядки частиц порошков полимеров в коронном разряде и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК B05D1/06 B05B5/25 

Изобретение относится к области электронно-ионной технологии, взаимо действию сильных электрических полей и диспергированных материалов,преиму щественно может быть исполь-ловано при нанесении порошковых полимерных материалов в электростатическом поле на изделия различной формы и размеров, движущиеся и неподвижные, Известен способ зарядки частиц порошков полимеров в коронном разряде, заключающийся в подаче потока воздушно-порошковой смеси в зарядный канал корпуса зарядного устройства, зарядке частиц порошка полимера в межэлектродном промежутке и распылении потока заряженных частиц через, заземленный электрод. Кроме того, известно устройство для зарядки частиц порошков полимеров в коронном разряде, содержащее цилиндрический корпус из электронепроводящего материала-с зарядным каналом круглого сечения для прохода потока воздушно-порошковой смеси, на выходном конце которого расположен заземленный электрод, выполненный в виде сопла Зентури, а на противоположном конце зарядного канала по его оси установлен с возможностью поступательного перемещения вдоль оси канала игольчатый коронируюший электрод и входной штуцер для подачи потока воздушно-порошковой смеси. По известным способу и.устройству зарядку частиц порошка полимера веду в коронном разряде, но при этом воздушно-порошковую смесь подают под ocTpbiM углом на коронирующий электрод. Ось подаваемого потока располагают эксцентрично (оси не пересекаются в одной плоскости) по отношению к продольной оси потока воздуишо-по рошковой смеси, перемещающегося пря мотоком вдоль корпуса зарядного уст ройства. Последнее обстоятельство способствует тому, что основная часть - ядро потока воздушно-порошк вой смеси, получает вращательное спиральное движение вокруг игольчатого коронирующего электрода. Это способствует удлинению пути и време ни пребывания частиц в зоне зарядки что, в свою очередь, повышает степе электризации частиц. Однако известные способ и устрой ство обладают существенными недоста ками. Зо-первых, не обеспечивается повыение степени униполярной зарядки астиц порошка полимера, так как возушно-порошковая смесь обтекает короирующий электрод и проходит не только внешнюю, но и внутреннюю зону коронного разряда, в которой частицы порошка полимера получают разноименные заряды, что снижает степень униполярной зарядки,получаемой частицами порошка полимера во внешней зоне коронного разряда. Во-вторых, эффективность зарядки порошка связана с малыми размерами зарядного устройства и, следовательно, малым расходом (до 5 ) воздушно-порошковой смеси,электризуемой в зарядном устройстве. Последнее связано с тем обстоятельством, что при увеличении размеров зарядного устройства и объемов обрабатываемой воздушно-порошковой смеси эффективность зарядки падает. Начинает сказьшаться эффект вращательного движения спирального потока воздушно-порошковой смеси. В таком потоке максимальная концентрация частиц находится вблизи стенок корпуса зарядного устройства и, следовательно, выносится из зоны максимальной напряженности электрического поля коронного разряда, что не позволяет эффективно заряжать частицы порошка полимера при расходах воздуишо-порошковой смеси, достигающих 5-80 , которые необходимы, например, для Осуществления нанесения полимерного порошкового покрытия на внутреннюю поверхность труб. Кроме того, входной штуцер устройства расположен за пределами межэлектродного промежутка, что ведет к прохождению потока воздушно-порошковой смеси через внутреннюю зону короны, в которой находятся ионы с разными знаками.заряда, а эксцентричное расположение входного штуцера по отношению к продольной оси зарядного канала ведет к тому, что из ядра потока к стенкам зарядного канала выносится порошок, где образуется зона максимальной концентрации порошка. При этом частицы полимера проходят мимо зоны максимальной напряженности электрического поля коронного разряда, что ухудшает их электризацию. Цель изобретения - повышение качества покрытия за счет увеличения степени униполярной зарядки частиц порошка полимера.

Поставленная цель достигается тем,что поток воздушно-порошковой смеси подают со скоростью не менее 10 м/с в межэлектродный промежуток под углом 20-85 к оси зарядного канала, осуществляя движение потока частиц порошка в зарядном канале по пилообразной траектории до входа в заземленный электрод.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для зарядки частиц порошков полимеров в коронном разряде, содержащем цилиндрический корпус из электронепроводящего материала с зарядным каналом круглого сечения для прохода потока воздушно-порошковой смеси, на выходном конце которого расположен заземленный электрод, выполненный в виде сопла Вентури, а на противоположном конце зарядного канала по его оси установлен с возможностью поступательного перемещения вдоль оси канала игольчатый коронирующий электрод и входной штуцер для подачи потока воздушно-порошковой смеси, последний расположен в зоне межэлектродного промежутка зарядного канала, при этом ось входного штуцера расположена под углом 20-85° к продольной оси зарядного канала и пересекает ее в точке, удаленной от острия коронирующего электрода на расстояние,равное не менее половины диаметра отверстия входного штуцера и трех диаметров коронирующего электрода,приче площадь отверстия входного штуцера составляет 0,5-0,05 от площади отверстия зарядного канала.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для зарядки частиц порошков полимеров, поперечньй разрез; на фиг.2 - схема движения потока воздушно-порошковой смеси в межэлектродном промежутке зарядного канала.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, выполненный из электронепроводящего материала, например из органического стекла.Внутри корпуса выполнен зарядный канал 2 круглого сечения. Входной штуцер 3, также вьтолненньй из электронепроводящего материала и служащий для подачи потока воздушно-порошковой смеси в зарядный канал, расположен на межэлектродном промежутке. Ось входного

штуцера расположена под углом 20 85 к продольной оси корпуса заряд. ного устройства.

В начальной части корпуса 1 расположен коронирующий игольчатый электрод 4, который соединен с источником высокого напряжения с помощью высоковольтного ввода, вьтолненного в виде фиксирующего винта 5.

Коронирующий электрод 4 выполнен игольчатым в виде держателя с иглой, закрепленной на его рабочем конце, JI расположен по оси зарядного канала.

5 i Высоковольтный ввод осуществлен посредством контактного устройства,выполненного в виде фиксирующего винта 5.

0

Заземленный электрод 6 выполнен металлическим в виде сопла Вентури, а заземляющий его вывод выполнен в виде фиксирующего винта 7, Коропирующий электрод выполнен с возможностью

5 его поступательного перемещения вдоль оси зарядного канала посредством пружины 8 и пробки 9, вьшолненной из электронепроводящего материала- орг-/ стекла. Диаметр игольчатого коронирующего электрода равен 0,5

0 I,5 мм.

Точка 10 - точка пересечения осей входного штуцера и зарядного канала.

Точка 10 пересечения осей располо5жена от острия коронирьтощего электрода на расстоянии не менее половины диаметра отверстия входного штуцера dв;(И трех диаметров коронирующего электрода , то есть не менее ех/2 + 3d f.j.

Описываемое устройство для зарядки порошков полимеров работает следующим образом.

Поток воздушно-порошковой смеси от питающего устройства (на чертеже не показано) подают через входной штуцер 3 в межэлектродный промежуток под углом 20 - 85 к продольной оси зарядного канала 2, При подводе высокого напряжения от отрицательного полюса источника высокого напряжения (на чертеже не показан) через контактное устройство к коронирующему электроду 4 возникает коронный разряд. Нейтральные молекулы воздуха в зоне возле острия ионизируются,образуется внутренняя зона короны с ионами разных знаков заряда, длина которой не превьшает трех диаметров коро нирутощего электрода. Отрицательные ионы интенсивно насьпдают всю остальную часть межэлектродного промежутка и образуют внешнюю зону коронного разряда. Поскольку точка пересечения оси потока, входящего в зарядный канал, с осью зарядного канала отделена от острия коронирующего электрода на расстояние не менее, чем половина диаметра отверстия входного штуцера 3 и трех диаметров коронирующего электрода 4, то при выполнении ука занного условия все частицы потока воздушно-порошковой смеси пройдут мимо внутренней зоны короны и попадут во внешнюю зону короны, чем обеспечи вается униполярная зарядка частиц порошка полимера. Последнее объясняется также тем, что диаметр зарядного канала в заявляемом устройстве не превьшает нескольких десятков миллиметров, а на таком расстоянии входящий в зарядный канал 2 из входного штуцера 3 со скоростью не менее 10 м/с поток воздушно-порошковой, сме си представляет собой компактную струю, которая не успевает потерять свою форму, расшириться и достигнуть зоны внутренней короны на своем пути к точке пересечения осей входящего потока и зарядного канала. Чтобы поток воздушно-порошковой смеси имел возможность двигаться ком пактной направленной струей внутри зарядного канала 2 и проходить путь по ломаной пилообразной траектории до входа потока в заземленный электрод 6, площадь отверстия входного штуцера f вх площадь отверстия зарядного канала F,, выполнены в соотношении fftx дк 0,05. При этом соотношение огр ничивает диаметр входной струи потока воздушно-порошковой смеси в заряд ный канал. Выполнение соотношения больше 0,5. уменьшает эффективность зарядки частиц порошка полимера,так как увеличение диаметра струи поток увеличивает число частиц, проходящи на значительном удалении от зоны ма симальной напряженности электрического поля коронного разряда, котора для входящего потока лежит в точке пересечения осей потока с осью заря ного канала. Чем дальше от точки пе ресечения осей при входе в зарядньш канал идет поток частиц порошка полимера, тем менее эффективна их зарядка, так как понижается удельная величина заряда частиц. Выполнение зарядного устройства с учетом соотношения f .x 0,0.5 ведет к значительному увеличению габаритов зарядного устройства. Кроме того,.растет его гидравлическое сопротивление по входу и резко уменьшается расход воздушно-порошковой смеси, который может быть обработан в заявляемом устройстве, то есть падает его производительность. Заземленный электрод 6 вьтолнен металлическим, например, из латуни, в виде сопла Вентури. Геометрия сопла Вентури выполнена следующей: передний конфузор с углом 30-45 , задний диффузор с углом 7 - 10°. Выполнение заземленного электрода данной геометрии обеспечивает надежную работу зарядного устройства, так как исключает забивание порошком поверхности заземленного электрода и образование обратной короны, которая уменьшает эффективность зарядки. Названный эффект достигается за счет развитой турбулентности потока на входе в сопло Вентури: сам поток воздушно-порошковой смеси на входе очищает поверхность заземленного электрода. В переменном сечении сопла Вентури твердая фаза отжимается от стенок и затем уже в выходном сечении диффузора равномерно распределяется по сечению выходного канала. Далее поток заряженных частиц поступает в распылительное устройство (на чертеже не показано), посредством которого его наносят на заземленное изделие. Пример. Диаметр зарядного канала составлял 40 мм, диаметр отверстия входного штуцера изменялся от 3 до 32 мм, таким образом соотношение fgy/Fcj составляло 0,05 0,55, межэлектродный промежуток 15 - 35®, напряжение на коронирующем электроде 10 - 25 кВ, ток разряда 25 - 190 мкА, диаметр коронирующего электрода 1 мм, расстояние -f 3df.j составляло 4,5 - 17 мм. Проводили зарядку частиц порошка полиэтилена низкого давления марки 21006-675 со средним эквивалентным диаметром частиц 67 мкм, эпоксидной порошковой краски П-ЭП-219 и П-ЭП-971,

- 1. Способ зарядки частиц порошков полимеров в коронном разряде,заключающийся в подаче потока воздушнопорошковой смеси в зарядный канал корпуса зарядного устройства, зарядке частиц порошка полимера в межэлектродном промежутке и распылении потока заряженных частиц через заземленный электрод, отличающ и и с я тем, что, с целью повы1;8ния качества покрытия за счет увеличения степени униполярной зарядки частиц порошка полимера, поток воздушно-порошковой смеси подают со скоростью не менее 10 м/с в межэлектрод йШ1я .-..VK,... -t-i - Cvftsa .S.QHg: С.Д ный промежуток под углом 20-85 к .оси зарядного канала, осуществляя движение потока частиц порошка в зарядном канале по пилообразной траек.тории до входа в заземленный электрод. 2. Устройство для зарядки частиц порошков полимеров в коронном разряде, содержащее цилиндрический корпус из электронепроводящего материала с зарядным каналом круглого сечения для прохода потока воздушно-порошковой смеси, на выходном конце которого расположен заземленный электрод, выполненный в виде сопла Вентури, а на противоположном конце зарядного « канала по его оси установлен с возможностью поступательного перемещения вдоль оси канала, игольчатый коронирующий электрод и входной штуцер для подачи потока воздушно-порошковой смеси, отличающееся тем, что входной шту);ер расположен СО 00 в зоне межэлектродного промежутка зарядного канала, при этом ось входного штуцера расположена под углом 20 о 85 к продольной оси зарядного канаQD ла и пересекает ее в точке, удаленной от острия коронирующего электрода на а расстояние, равное не менее половины диаметра отверстия входного штуцера и трех диаметров коронирующего электрода, причем площадь отверстия входного штуцера составляет 0,5 - 0,05 от площади отверстия зарядного канала. .