Аппарат для электростатического распыления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 05 В 5/053

Д ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР (ОСПАТЕНТ СССР) ПАТЕНТУ ст в о н о в н н к м р та се со н (2 (2 (4 (3 (3 (7 (G (7

Д (5

1 (5

Г (5

) 4202454/05

) 20.04.87

) 30.08.93, Бюл. М 32

) 8609703

) 21.04.86

) Империал Кемикал Индрастриз ПЛС

) Рональд Алан Коффи, Тимоти Джеймс акс, Стефен Джеймс Банкрофт и Эдвард улиус Болс (GB)

) Патент СССР М 1528331, кл. В 05 В 5/02, 5.

) АППАРАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОРАСПЫЛЕНИЯ

} Использование: аппараты для электротического распыления при обеспечении можности получения заряженных капель сродного размера. Сущность изобрете: сопло выполнено с размещенными в ерстии ребрами. Кромочная поверхность жду острыми кромками множества мест полнена острой, так что при использовасила локального электрического поля отительно поля относительно меньше. У дого из множества мест при использоваИзобретение относится к аппаратам для ектростатического распыления.

Цель изобретения — обеспечение воз-. жности получения капель однородного змера.

На фиг. 1 дан общий вид сопла аппарана фиг. 2 — сопло в разрезе; на фиг. 3— ение А-А на фиг. 2; на фиг, 4-держатель ла с генератором высокого напряжения; фиг. 5 — схема электрического соедине„„ „„1837994 А3 нии при покрытии распыляемой жидкостью сила локального электрического поля в достаточной степени увеличивается. Сопло расположено на удалении от любых элементов аппарата с низким потенциалом, так, что при использовании сила электрического поля практически не зависит от каких-либо влияний низкого потенциала элементов аппарата. Кромочная поверхность может быть выполнена с формой мест. образующих острые кромки, из материала, обладающего достаточными изоляционными свойствами для предотвращения ко,.онного разряда в процессе использования при напряжении, создаваемом средством электропитания высокого потенциала. Эта поверхность находится в верхней части кромоч ной поверхности. Кромочная поверхность каждого из множества мест может быть выполнена из электропроводящего или полупроводящего материала и недостаточно острая для возникновения коронного разряда в процессе работы при напряг .снии, подаваемом средством электропитания высокого потенциала. 4 з.п. ф-л.ы. 7 ил. ния генератора; на фиг. 6 — вариант выполнения сопла; на фиг. 7 — сопло. выполненное в форме ванны, Распределительное сопло (фиr. 1) содержит внешний цилиндрический элемент 2 и внутренний цилиндрический элем" íò 3.

Внутренняя поверхность нагужно-о цилиндрического элемента 2 и наружная и;:верхность внутреннего цилинл,рическо,. элемента 3 образуют кольцево» отн,; -:;,тие 4

1837994 для подачи через элекгропроводящую контактную поверхность распыляемол жидкости к кромочной поверхности 5, имеющей остру1о кромку у каждого из множества мест в виде зубцов 6. Кэх<ды!!зубец 6 имеет кончик 7. Кромоч 1ая поверхность 5 между острыми кромками множества мест выполнена

Острой TR I ., что и Ои использовании сила локальнОГО злектпическОГО пОля ОтнОсительно меньв! е, э j каждоГО из множества мест при использовании при покрытии рэспыляемой ж1!дкостью с! ла локэльнОГО электрического полл В,ДОс Г111 О !нОЙ cT8II8IIN УВ8личивается.

Кромочнэя поверхность 5 вь полнена с формой точек, образу1ощих Острь,е кромки, из матео!1а!!а, облад-.-1ощего достэто-Гными

t!330i1B!iflOl- fIbI 4H СГ40!1сгва Mal .Iil!f flp8110TBpBЩ814ИЯ КOPOI! ItÎI O РЭ!31)ЯДB В ПРОЦО!208 ИСпол ьзйвания. Причем, Зта поверхнос Гь 8 находится в Верхней части кромочной поверх!!ости 5.

Кромочная поверхность каждого из множества мес» мо>кет быть выполнена из зле, ;троп ро водя щего ил!л и Олуп роводя щего материала и недостато fHo острой для âîçникнсвения «оро14но;0 разряда В процессе рэооты. Кромо !ная f)0B8pxf400 Гь 5 может быть частью поверхности 10.

ВнешниЙ цилиндрический зл8мент 2 (фиг. 2, 3) на Внутренней поверхности имеет

pPf2 f28 9 котОрые Обоэзу10т Г и:)ОужнОЙ noB8IixHocTbfo эле lента 3 канал ы 1! О.

К01ггейнер 1 I охватывает сопло 1 и в зоне их соединени!! установлено уплотне" ние. Внутренний элемент 3 проходит B контейнер 11, Отверстие Внутреннего цилиндрического элемента 3 со стороны контейнера 11 закрыто винтом 12. Внешний цилиндрический элемент 2 В зоне ОхВэта им контейнера 11 (как показано на фиг. 2) лмеет наружную Винтову)0 p83bá 13, которая со ответствует внутренней винтовой резьбе 14 на дер KàT8ëå i 5 (фиг. 4), Держатель 15 устанОвл81! ItB конце изолир" ;:Огцей труОки 16, которая и:ceT нэ себе IOHератор 17 высокого напряжения л батэре.о I8, установленную Hcf другом Ое конце, Схема злектри еского соединения генератора 17 (фиг, 5) BKièî÷àåò В!!81)!и!!)!о камер / 19 Ген8pа1 Ора ВысокОГO !4эпряж81tия, которая -Перез кабель 20, проходящлй Внутри т,)у1бки 16, подсоединена к контакту 21.

Батарея i 8 подсоединена через перек)11очаT8I1b 22 между обшей клеммой 23 и входной

KfI8.4 !oé 24 ниЗкОГО напрЯ>кениЯ, Кромочная поверхность 5 может быть

Вы по f H81! о ко!! Ьце вой формы, как показано н. (!>и г

КрoigOII- ;Bfl поверхность может быть выполнена продоль !0N (фиг, 6, 7), 5

1г.

2 " . i 0

«5

45 г

На фиг. 6 множество мест в виде зубцов

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

27 распределения жидкости, Запирэ1ощая пластина 28 уплотняет корпусной элемент

26 посредством прокладки 29 и определяет линейную щель 30 между корпусным элементом 26 л запирающе!л пластиной 28.

Прокладке 29 придана такая форма, чтобы образовать каналы 31.

Проводящая или полупроводящая полоса 32 Вставляется в корпусной элемент 26 и подсоединяется к источнику 17 подачи высокого напряжения, В варианте, показанном на фиг, 7, сопло выполне 40 в форме ван14ы 33 из изолирующего пласп!кового материала, имеющей множество мест в виде зубцов 34, образованных вдоль продольной кромки 35, Канавки 36 в ос" îâàíèè BBH!4bI 33 сообщаются с кончиком каждого зубца 34. Проводящая поверхность образована проволокой 37, которая подсоединена к ис очнику 17 высокого напряжения.

Аппара.г работает следующим образом.

>Кидкосгь подается по отверстию, образованному элементами 2), 3 к кpOI40÷íOÉ пОВерхности, и стекает по зубцам. Этот процесс мо>кет находиться под влиянием сил тяжести и/или электростаглческих c!rtiI.

>kf1gK0cTь,,o op",B до некоторой степени должна быть проводимой, оказывает существенное влияние на Bblcof;:èé потенциал границы электрического поля, Зубцы 6 существенно остры, поэтому сила поля на границе >K!4+KocTL4 A B03p )iKB HQ ILQH 4!i!KR> . 7 зубцов достаточно велика, чтобы образовать воронку 38 жидкости при напряжении, подаваемом генератором 17 Высокого напряжения.

:Кидкость на кончиках становится заряженной. отрицательный заряд передается на провод5ГЩ jio поверхность 82, а чисто по ложительный заряд остается в жидкости, Заряд в жидкости создает внутренние отталкивающие электростатические силы, которые преодолева!от трение поверхности жидкосги, образуя Воронку жидкости с кончиков 7, которые образу!от связанные частицы 39. На расстоянии от зубцов 6 механические силы, воздействующие на связанные частицы при прохождении через воздух, заставляют их дробиться на заряженные капельки довольно одного размера.

Поскольку зубцы выполнены из проводящего материала, то существует опасность того, что коронный разряд может возникH>iTb 8CJIVi СИЛЫ 001!fl СЛИШКОМ ВВЛИКИ. ЭТО нежелательно, поскольку влечет за собой

1837994 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 возмо>кности появления коронного разряда.

Может ли быть минимальный радиус при смачивании леньше 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 еньше величина напряжения, воспроизвоимого генератором, тем меньше миниальный угловой радиус, не создающий .оронного разряда. Поэтому, чем меньше рение поверхности и ниже напряжение, ем меньшая вероятность того, что >кид,ость будет смачивать меньший углогой раиус, при котором не будет корг>нного азряда, Возможно изготавливать зубцы, котоые существенно острые для того, чтобы роизводить распыление и в тоже время не астолько острые, чтобы образовывать коонный разряд в процессе эксплуатации

|ри напряжении, подаваемом генератором

ысокого напряжения, т.е. 25-35 КВ. Предолагэется,.что минимальный угловой радис на кончиках 100 до 200 микрон, не будет бразовывать коронный разряд в процессе ксплуатации при напряжении порядка 30

В. Зубцы осуществляют локальное увелиение силы электрического поля на своих ончиках, что достаточно для того, чтобы роизводить распыление с образованием вязанных частиц на каждом кончике при ироком диапазоне напряжений и расстояий 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 ча5 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 умень10 шает потребности в регулировке выходного напряжения генератора. Равным образом, размер капелек не зависит от расстояния до обьекта.

Зубцы 6 скошены наружу для увеличе15 ния ширины полосы распыления. Зубцы могут быть равными, или отогнутыми внутрь в случае, если, требуются более узкие полосы распыления.

B варианте выполнения сопла продоль20 ным, кромочная поверхность распыления имеет общий продольный характер. Зубцы изготовлены из материала, обладающего большими изОлЯциОнными свойствами.

Пластик с высокими изоляционными свой25 ствами марки PTFE мо>кет служить в качсстве пример",. Материал с меньшими изоляционными свойствами Например, формальдегиднэя композитная бумага, также может быть использована. Зто уменьша30 ет тенденцию образо ания коронного разряда поэтому зубць; могут быть намного острее, чем медные зубць .

При использовании зубцов из изоляционного материала жидкость подают на кро35 мочную поверхность 5 через проводящую или полупроводниковую поверхность. Это происходит в верхней часги кромочной поверхности 5. Электрическое поле образуется жидкостью, поступэ ощей на кромочную

40 поверхность 5, Отрицательный заряд отводится от жидкости при ее контакте с flpOB0дящей поверхностью, оставляя чистый положительный заряд в жидкости.

Расстояние между кромочной поверх45 ностью 5 и проводящей или полупроводящей поверхностью должно быть существенно малым для удельного сопротивления жидкости, которая используется для распыления. В результате проводимо50 сти жидкости вдоль зубцов появляется градиент напряжения, а именно, в направлении потока жидкости. Результирующее электрическое поле воспроизводит силу параллельно поверхности, которую

55 иногда называют та нгенциал ьной силой, ко. торая воздействует на жидкость и Gûáðàñûвает ее вдоль отверстия 4 и зубцов flQ направлению их кончиков, Если используются зубцы из проводящего материала, то какого- либо значитель1837994 (((>го (радиента напря>кения не происходит л подавать жидкость вдоль зубцов на их конч-m» еще труднее.

В г(исываемом аппарате зубцы, если

О ГИ ИэготОСЛЕНЫ ИЗ ЛЗОЛЯЦИОННОГО МатЕРИала, (легли бы бь(ть значительно острее, а проводящая или полупроводящая поверхность может быть обеспечена, если изготог1(1ть внутренний элемент 3 из г Г>Г>1 ((съ-(.(. 1-ЯУ)О(ЦЕГО (áатЕРИаЛа

Непрг1водящую кромочную поверхнсс>(ь мс >кно получить пу ем посадки кольца

I Ie г(роeQpslIJI((1 внешний efleмент 2.

Как вари ll(T, внешний элемент 2 может (=!1ь не(1роводя(цим. а внутренний элемент

3 (1ООГО(Ail. (1М.

В >10÷ случае, не TQK легко применять в.ii.(Якое напряжение к г(пверхности, т,е. к (>H г!>вii -Iему элементу, В е(це Одном варианте зубцы размещены (а непроводящем элементе, а внешний элемен1 является проводящим. В этом слу чае жидкость стекает вниз на внешнюю повеохность зубцов к кончикам. При проск1ировании внешнего элемента необхол,(ь1О соблюдать осторожность и не допускать, чтобы жидкость забрызгивала

«ромочную поверхность на ее конце. Одним из фак(оров. который влияет на размер капелек, .галло;ся мощность потока. При условии..то в(>е другие факторы являются постоя (ными, повышение мощности пото.;я, (:ог.ышаег размер капелек, Сопло и кон(е(".((ер, показанные на фиг, 2, 3, име(от сече(-(ие для того. чтобы показать устройство. контролиру(ощее поток, Одним из трех параметров, контролируЮ.ЦИХ Мг>ЩНОСтЬ ПОтОКа, ЯВЛЯЕТСЯ РаЗМЕР про>одов, через которые протекает жид:::о;11(-., Этот размер точно определен путем ,станавк!1;c.: внешний элемент 2 внутренн(1х ребер 9, Внутренний элемент 2 приор.с-саван к ребрам 9 таким образом, чтобы (1р::.:-х.,1ь(для жидкости находились между ребрами. Проходы выходят открытыми к отaeðeTè;o 4, Размеры и количество проходов ! 0 части гно контролируют мощность поток= . (Яеньшее сечение, большая длина проходов и меньшее их количество — все это снлжает мощность потока. Контейнер 11 прлварен к соплу. Этот контейнер не имеет никаких других средств сброса давления за искгяочениам сброса через винт 12.

Вторым параметром, влияющим на мо(цность потока, являются размеры спирального прохода, сделанного по резьбе (1инта 12 частично для того, чтобы определить степень сброса давления в контейнере для Обаспе-(ения вытекания жидкостл. Болсе длиннь и спиральный проход и меньшее

его сечение способствует уменьшению мощности потока. Третьим параметром, влияющим на мощность, является высота винта 12 воздушного жиклера под отверсти5 ем 4, которая при контроле, обеспечиваемом винтом воздушного жиклера, определяет величину гидростатического напора жидкости над отверстием. Чем меньше расстояние, на котором находится винт воз10 душного жиклера по отношению к отверстию, тем меньше мощность потока.

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

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

Комбинация изолирующей трубки и переносного кабеля заземления, выходящего

20 из конца трубки напротив сопла, имеет результатом то, что сопло ограждается от каких-либо потенциальных воздействий от аппарата.

Длинный путь через трубку между со25 плом и переносным кабелем заземления уменьшает утечку в земл(о из сопла. Это увеличивает срок службы батарей и дает возможность уменьшить мощность конденсатОра высокого напря>кения.

30 В варианте, показанном на фиг. б, одна связанная частица образуется одним зубцом также, как это было уже описано ранее.

Снова на кончиках зубцов образуется электрическое поле существенной величины, 35 при этом, какие-либо части аппарата не имеют низкого потенциала около сопла, Образу(ощаяся сила поля существенно независима от любых низких потенциальных воздействий от аппарата.

40 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, кото45 рая подлежит распылению, до уровня, расположенного вблизи к рамочной поверхности 35, Этот уровень может поддерживаться при помощи обеспечения пос стоянной подпитки жидкостью, излишек

50 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

55 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 связан1837994 ных частиц на капельки, как это было описано ранее. Этот вариант использования изоретения имеет преимущество в том, что десь не происходит капания в случае остановки распыления при перерыве в подаче

ысокого напряжения, хотя, вследсгвие тоо, что ванна открыта, оно не подходит для рименения там, где необходимо перемеение сопла, например, рукой, как это просходит при распыливании инсектицидов а растения, В этом варианте сопло примеяется без каких-либо существенных возействий заземления от аппарата.

На кончиках зубцов образуется сущестенное электрическое поле без попадания астей с низким потенциалом или электроов поблизости к соплу.

Формула изобретения

1. Аппарат для электростатического аспыления, включающий сопло для подачи аспыляемой жидкости с образованным ежду двумя элементами отверстием для одачи через электропроводящую контактую поверхность распыляемой жидкости к ромочной поверхности, имеющей острую ромку у каждого из множества мест, и средво электропитания высокого потенциала, т л и ч а ю шийся тем, что, с целью беспечения возможности получения заряенных капель однородного размера. соплд

ыполнено с размещенными B отверстии утренними ребрами, при этом кромочная верхность между острыми кромками мноства мест выполнена острой, так что при пользовании сила локального электричеого поля относительно меньше, а у каждоиз множества мест при использовании при покрытии распыляемой жидкосги сила локального электрического поля в достмочной степени увеличивается, причем сопла расположено на удалении от любых элемен5 тов аппарата с низким потенциалом так. что при использовании сила электрического поля практически не зависит от каких-либо влияний низкого потенциала элементов аппарата.

10 2. Аппарат по и. 1, отличающийся тем. что кромочная поверхность выполнена с формой мест, образующих острые кромки, из материала, обладающего достаточными изоляционными для предотвращения ко15 ронного разряда в процессе использования при напряжении, создаваемом средством электропитания высокого потенциала, причем эта поверхность находится в верхней части кромочной поверхности.

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

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

4. Аппарат по и, 3, отличающийся тем, что кромочная поверхность является

30 частью указанной поверхности, 5. Аппарат по пп. 1 — 4, о т п и ч а юшийся тем, что кромочная поверхность выполнена кольцевой формы общего характера.

35 6. Аппарат по.пп, 1 — 4, î r л и ч а юшийся тем, что кромочная поверхность выполнена продольной.

1837994

1837994 и

1837994

1837994

Составитель В.Ляпина р С.Патрушева

ытиям при ГКНТ СССР

113035, Уосква, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский ком6инат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101