Способ самогенерации высокоэффективных однородно заряженных мелкодисперсных аэрозолей с высокой степенью их зарядки

Способ относится к экологии и может быть использован в сельском хозяйстве и медицине. Способ направлен на повышение экономичности и экологической безопасности при распылении ядохимикатов и лекарственных препаратов. Указанный результат достигается самогенерацией мелкодисперсного аэрозоля с заданным размером и электризацией капель, нанесением распыляемой жидкости на натянутую струну, подачей на нее высокого, не менее десяти кВ, напряжения и регулировкой натяжения струны. 3 ил.

 

Способ относится к области экологии и медицины и может быть использован для распыления особо ценных препаратов, а также для существенного уменьшения потребного количества ядохимикатов в сельском хозяйстве.

Известен способ [1] создания наэлектризованного аэрозоля, при котором используют электронный ветер от внешнего источника энергии. Он может обеспечить создание качественного дозированного мелкодисперсного аэрозоля с заданным размером и с высокой степенью зарядки каждой капли.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ [2]. Он направлен на общую зарядку уже созданного с помощью эжекции аэрозоля. Недостатком этого способа является низкая экономичность способа из-за широкого разброса размеров капель аэрозоля и величин их заряда при относительно низкой общей элект

ризации аэрозоля.

Заявленный способ направлен на устранение этого недостатка, на увеличение экономичности и экономии распыленных веществ за счет достаточно малого и фиксированного размера капель аэрозоля, за счет высокой электризации капель и за счет самоорганизации процесса.

Указанный результат достигается самогенерацией мелкодисперсного аэрозоля с заданным размером и электризацией капель, нанесением распыляемой жидкости на натянутую струну, подачей высокого, не менее десяти кВ, напряжения на струну и регуляцией натяжения струны.

Отличительными признаками заявленного способа являются:

- нанесение распыляемой жидкости на натянутую струну;

- подача высокого, не менее десяти кВ, напряжения на струну;

- регуляция натяжения струны;

При нанесении распыляемой жидкости на натянутую струну жидкость под действием сил поверхностного натяжения собирается в относительно крупные капли с диаметром в несколько миллиметров. При подаче высокого напряжения эти капли начинают деформироваться и с их поверхности отлетают мелкие капли с диаметром порядка 100 мкм. При отлете капель возникают резонансные колебания струны и процесс становится периодическим. Амплитуда колебаний определяется натяжением струны. Изменяя величину напряжения и натяжения, можно управлять данным процессом сомогенерации наэлектризованного мелкодисперсного аэрозоля.

Сущность заявленного способа поясняется чертежами и нижеследующим описанием.

На фиг.1 показана общая схема применения заявляемого способа;

На фиг.2 представлен снимок колеблющейся проволоки, освещенной с помощью стробоскопа с частотой вспышек 88 Гц;

На фиг.3 приведены результаты измерения токов, проведенные при колебаниях струны.

На фиг.1 струна 1 (нихроловая проволока) диаметром 0,2 мм закреплена на стержне 2 из текстолита, который является изолятором. На том же стержне 2 закреплен стальной стержень 3, изогнутый под прямым углом. На нижнем конце проволоки подвешен отвес 4 массой 15 г. Этот конец проволоки один раз оборачивается вокруг горизонтального плеча стержня 3. Таким образом осуществляется натяжение проволоки. Если ударом возбудить колебания проволоки, то они затухнут через 1-2 сек. Частота колебаний около 20 Гц. К проволоке подводится отрицательное напряжение величиной в десятки кВ (30-35 кВ). На прямой линии, проходящей через ось проволоки перпендикулярно ее оси, расположены два стальных стержня 5 диаметром 2 мм. Расстояние от концов стержней до проволоки L˜100 мм. Стержни через сопротивление R=100 кОм соединяются с землей. Между проволокой 1 и стержнем 5 благодаря движению ионов возникает ток. Величина тока определяется с помощью осциллографа С1-69, который записывает величину напряжения U на сопротивлении R. Величина тока I=U/R. В случае L=100 мм ток, проходящий через каждый стержень, равен I=6 мкА.

Проведенные эксперименты обнаружили, что если проволоку обрызгать водой, то возникают ее колебания с частотой собственных колебаний.

Обнаруженное явление объясняется тем, что при любом случайном возбуждении колебаний струны от какого-либо случайного внешнего источника (например, из-за вынужденной нестационарной деформации капель внешним электрическим полем) дальнейшее усиление этих колебаний происходит из-за срыва части наэлектризованной капли в момент смены направления движения. Увеличение подводимого высокого напряжения не приводит к заметным изменениям, но сопряжено со значительными техническими осложнениями. При уменьшении напряжения эффект ослабляется и пропадает.

Проверка достижения заявленного технического результата осуществлялась следующим образом.

Частота колебаний измерялась с помощью стробоскопа и оказалась равной 22 Гц. Колебания продолжались в течение десятков секунд, пока капли воды на проволоке не исчезли из-за разбрызгивания на более мелкие капли. Наличие или отсутствие стержней 5 заметного влияния на колебания не оказывало.

На фиг.2 представлен снимок колеблющейся проволоки, освещенной с помощью стробоскопа с частотой вспышек 88 Гц. За время выдержки проволока оказалась освещенной 5 раз. В данном случае амплитуда колебания составляет около 8 мм - масштаб показан на фиг.2 внизу чертежа. На проволоке видны крупные капли, расстояние между которыми 1-2 мм.

Результаты измерения токов на стержнях 5 (фиг.1) представлены на фиг.3. В случае сухой проволоки ток через каждый стержень постоянен и равен 6 мкА - прямая 1. Когда проволока покрыта каплями и возникают колебания, то средний ток на обоих стержнях возрастает до 8 мкА. На эту величину наложены колебания частотой 22 Гц. Причем колебания тока одного из стержней в противофазе с колебанием тока другого стержня - линии 2 и 3. Размах колебаний тока ˜15 мкА. Приблизительно на такую же величину изменяется постоянный ток, текущий через стержень 6 и 5 от неподвижной сухой проволоки - 1, если изменить расстояние L на ΔL˜8 мм, равное размаху колебаний струны. То есть колебания тока на стержнях 5 вызваны изменением расстояния от проволоки до стержней в результате колебаний проволоки. Причем, когда проволока к одному стержню приближается, она от другого удаляется. Увеличение средней величины тока вызвано воздействием капель воды на процесс переноса ионов от проволоки. Приведенные объяснения обнаруженного явления подтверждаются и фотоснимками, на которых прослеживается, в частности, несимметричная форма капель в момент, соответствующий крайне правому положению струны.

Дешевизна комплектующих изделий, надежность и механическая простота заявляемого способа и самогенерация мелкодисперсного аэрозоля с дозируемым масштабом мелких капель с диаметром порядка 100 мкм и высокая электризация каждой из этих капель дает большие выгоды, особенно при дороговизне распыляемой жидкости и при необходимости использования ее минимальных количеств, например в медицине при распылении лекарственных препаратов, и делает предлагаемый способ очень полезным.

Источники информации

1. Герценштейн С.Я., Ляхов А.Г., Некрасов И.В. О распылении наэлектризованных капиллярных струй // Аэрозоли наука, приборы, вычислительные программы и технологии в России и странах СНГ. №3. Т.4f.

2. А.с. №1753198 / Герценштейн С.Я., Некрасов И.В., Рудницкий А.Я., Рустамбеков М.К. // Устройство для создания аэрозоля. 1992.

Способ создания мелкодисперсного аэрозоля с заданным размером и электризацией капель, отличающийся тем, что распыляемую жидкость наносят на струну, подают высокое, не менее десяти кВ, напряжение на струну и регулируют натяжение струны.