Способ регистрации летящих капель в устройствах электрокаплеструйной технологии

 

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, лапример, электромагнитным полем. При этом вследствие возникновения эллипсности капель в разрядном промежутке облегчаются условия возникновения коронного разряда. 5 ил. S СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 В 41 3/04

g,(РГЦР;;--"«%

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3726762/24-24 (22) 13.04.84 (46) 23.12.86. Бюл. Р 47 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) В.И.Безруков (53) 68).327.11(088.8) (56) Патент Великобритании № 1386208, кл. В 41 1 3/04, опубл. 1975.

Авторское свидетельсвто СССР

Р 873255, кл. G 06 К 15/00, 1981. (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ЛЕТЯЩИХ КАПЕЛЬ В УСТРОЙСТВАХ ЭЛЕКТРОКАПЛЕСТРУЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ (57) Изобретение относится к элек-тронно-ионной технологии, вычислительной технике и полиграфии и может найти применение при разработке устройств, осуществляющих вывод и форма— ции из 3ВМ и множительной аппарату-ры.

Целью изобретения является повышение надежности регистрации капель. Это достигается тем, что при способе регистрации летящих капель в устройст— вах 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, например, электромагнитным полем. При этом вследствие возникновения эллипсности капель в разрядном промежутке облегчаются условия возникновения коронного разряда. 5 ил.

1278250

Изобретение относится к э.пектронно †ионн технологии, вычислительной технике и полиграфии и может найти применение при разработке устройств, ссушествляющих вывод информации из

ЭВМ и множительной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности регистрации капель.

На фиг.! а, б, в, г, д представлена схема устройства, реализующего данный способ и распределение напряженности; на фиг.2 — микрофотографии, иллюстрирующие возникновение автоколебаний капли в полете, а также осциллограммы 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 напря— жение от маломощного источника пита.- .ия. Траектория капель 3 проходит через 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. 1в д 1я игл 1 и на фиг. 1д для пластин 2 в виде штриховых линий.

Параметры электродов (межэлектроднсе ра.сстояние Ь, угол заострения игл ч, радиус закругления игл r:, напряжение 1. ) выбраны так, то в исходном состоянии максимальная напряженность

Е в резко неоднородном поле игл актах или напряженность однородного голя пластин Е, „ меньше начальной напряженности коронирования Е,. с поверхностей электродов 1, пластин 2. В 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 аxg капли необходимая величина начальной напряженности коронирования Е меньК ше, чем Е, то с полюсов капли 3 Г )ОХ произойдут кратковременные импульсные коронные разряды в направ. íHH электродов 1 или пластин

На фиг.1г показаны экспериментально снятые осциллограммы импульсов коронных разрядов, Коронные разряды можно также регистрировать по свечению фотоэлектрическим путем. Момент воз.никновения коронного импульса соответствует моменту влета капли 3

10 в зону 4 регистрации капель, а дли— тельность импульса t может служить

О показателем скорости полета капли.

На фиг.2 представлены микрофотографии, иллюстрирующие возникновение автоколебаний капли в полете при эмиссии капель сильным электростатическим полем (диаметр сопла d =

=0,45 мм, давления жидкости Р=

=3,7 кПа, напряжение эмиссии U

3,9 кВ, h=5 мм, водные чернила), а также экспериментальные осциллограммы коронных импульсов (частота

=768 Гц, l =10 В, R =440 кОм, осциллограф С! — 16

Если же по траектории летят заряженные капли, ;.с возникновение коронного разряда облегчается и амплитуда коронного импульса будет являться показателем заряда капель. Облегчить условия возникновения коронного разряда можно также, заставляя каплю в по.пете колебаться относительно сфери— ческого 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 регистра40 ции будет иметь форму эллипсоида с большой осью в направлении силовых линий, то криви на ее значительно увели— чивается идля создания импульса коронного разряда потребуется меньшее напря— жение. Для выбора относительного расположения точки первоначального возмущения капли необходимо воспользоваться соотношением для частоты собственных колебаний капли:

f = 1,27Гц и гдето.,P — коэффициент поверхностного натяжения и плотность жид55 кости; диаметр капли.

На фиг.3 проиллюстрирована способность капли усиливать, например, од1278 нородное электрическое поле на своих полюсах. Коэффициент усиления поля является величиной, обратной коэффициенту деполяризации X . 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 = tp

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 капель или в полете, или в зоне регист— рации различными силовыми факторами (электрическим полем, механически, пневматически и т.п.).

На фиг.4 приведено найденное распределение напряженности электрического поля для игольчатых электродов гиперболической формы по оси симметрии X в зависимости от угла заострения (конусности +) при межэлектродном расстоянии h=4 мм и 0=2 кВ. Для того, чтобы увеличить исходную напряженность в точке влета капли 3 необходимо уменьшать межэлектродное расстояние h увеличивать угол М и нап—

30 ряжение U. При этом в случае плоских электродов уменьшение межэлектродных расстояний h ограничена величиной

h 10 д, чтобы не увеличивать аэрок динамическое сопротивление летящей капле в зоне регистрации. Использова-З5 ние игольчатых электродов с этой точки зрения предпочтительнее, так как иглы создают меньшее аэродинамическое взаимодействие с пролетающими каплями, т.е. можно уменьшить h U npu

40 сохранении E.

Как видно из фиг.4, в промежутке между иглами электрическое поле имеет участки резко неоднородного и ква- 5 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 - =80 резко уменьшаются неоднородность и вероятность коронирования с игл, повышается исходная 55 напряженность в промежутке и снижается чувствительность к смещению траектории капель.

250 4

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 экспери ментально 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 . Величи— на начальной напряженности самостоятельного коронирования существенно зависит от радиуса закругления капли (на полюсах). Максимальная напряжен— ность однородного электрического поля между пластинами ограничена из условия пробоя величиной F, =30 кВ/см. о н

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 ко— ронного разряда с капель диаметром

d 3 1 мм. Чтобы зажечь коронный разряд с кагель меньшего диаметра их необходимо растягивать в эллипсоид.

При этом в однородном электрическом поле на полюсах элипсоидной капли можно получить при в/а=0,5; 0,25;

0,1 соответствующие величины напряженностей F. =180; 360; 840 кВ/см.

Как видно из фйг.5, такой напряженности достаточно для создания коронного импульса с любой эллиптической капли и его регистрации. формулаизобретения

Гпособ регистрации летящих капель в устройствах электрокаплеструйной технологии, основанный на пропуска— нии капель через разрядный промежуток, в котором при пролете капель возникают коронные разряды, регистрируемые, например, оптическими сред5 1278250 6 ствами, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, рез разрядный промежуток возбуждают что, с целью повышения надежности ре- автоколебания капель, например, элекгистрации, перед пролетом капель че- тромагнитным полем.

1278250

1278250

29!

П а

160 ),пкл

Составитель В. Верховский

Редактор С. Патрушева Техред М.Ходанич Корректор Т. Колб

Заказ 6800/17

Тираж Зб2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Б — 35, Раушская наб., д. 4/5

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