Аппарат для электростатического распыления

(7 Н Д В 5/02, ЕСКО(5 Г тронии ель етеи в ость ест ова- оте. У ова, (")4 ь парат ния генератора нения сопла; на в форме ванны Распредел держит внешни и внутренний ц Внутрення линдрического верхность вну элемента 3 обржа сон о напряжения кого соедине Д ННОЕ ПАТЕНТНОЕ ОМСТВО СССР ПАТЕНТ СССР) Кемикал Индрастриз ПЛС оффи, Тимоти Джеймс мс Банкрофт и Эдвард) Рональд Алан К акс, Стефен Джей улиус Болс (ОВ) ) Патент СССР М 1528331, кл. В 055, ) АППАРАТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧРАСПЫЛЕНИЯ ) Использование: аппараты для элек тического распыления при обеспече можности получения заряженных ка сродного размера. Сущность изобр : сопло выполнено с размещенным ерстии ребрами. Кромочная поверхн жду острыми кромками множества олнена острой, так что при использ сила локального электрического пол ительно поля относительно меньш дого из множества мест при использ Изобретение относится к а ектростатического распыле Цель изобретения - обе жности получения капель змера. На фиг. 1 дан общий вид на фиг. 2 - сопло в разрез ение А-А на фиг. 2; на фиг,ла с генератором высоког фиг. 5 - схема электричеснии 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 коонного 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 ип. а фиг. б - вариант выполг. 7 - сопло. выполненное ительное сопло (фиг. 1) сой цилиндрический элемент 2 илиндрический элемент 3. я поверхность нагужного ци элемента 2 и наружная и-:. треннего цилинлрическо,. азуют кольцевое отнг.пстие 4для подачи через элекгропроводящую контактную поверхность распыляемол жидкости к крамочнай ппнерхности 5, имеющей Г)стру 10 кромку у каждого из множества мест н ниде зубцов 6, Кзхды 1 л зубец 6 имеет кончик 7. Кромоч ая поверхность 5 между острыми кромками множества мест выполнена ОсГрой тзк, чта паи использовании сила ла- кальнОГО элект" ическаГО пОля Относительна меньше, з у каждого из множества мест прл использона 1 П 1 и при покрытии распылЯемой ЖИДКОСТЬЮ СЛЗ ЛОКЗЛЬНОГО ЭЛВКТРИЧССКОГО ПОЛЯ Е ДОСтс 11 ОЧ 40 й СТВП 811 И РнеличЛвается,Кромоч 148 Я панерх 140 сть 5 Выполнена с формой точек, Образуон.,их Острые кромки, из мзт 801 злз, Обпзна 1 ощего достзта- ными ЗГ) 1 я 1)цс)н 11 ыми Г 140 йстЗми л 5 пГ)елотнра- Щ 811 ИЯ КОРОНОГО РЭЭ 1)ЯДЗ В ПРОЦОСС 8 ИС- пользования, Причем, эта поверхность 8 находится в верхней части крамочной поверхности 5,Кромачнзя поверхность каждого из множества мес, может быть вьполнена из эпетропроводящего или полупроводящегомзтеризлз и недостаточно острой для Воэникнан 8 ния кар 014 ПОГО 5)ззг)яцз н про)ессеработы, Кра 401 нзя паг 8 рхнасгь 1) мокетбыть частью поверхности 10.Вн 81 цниЙ цилиндрический эдемефиг, 2, 3) нз н 14 утрен 14 рей понерх 140 сти имеетребра 9, которые образуют с наружной повн)унОстью элемента 3 каналы 10.Колайнер 11 охватывает сопла 1 и в30118 их с 08 динени 5 установлена уплатне"иие. Внутренний элемент 3 проходит в контейнер 11, Отверстие Внутреннегоцилиндрического элемента 3 со стороныконтейнера 11 закрыто винтом 12, ВнешнийЦилинДрический элГмент 2 Б ЗОне Охнзтз имкаГгейнерз 11кзк показано на фиг,имеетн 4 ружню Винтану 10 резьбу 13, катОрзя соответствует внутренней винтовой резьбе 14нз Держателе 15,фиг. 4), Держатель 15 устанонле На конце изолир :ощей трубки 16,кОтоазЯ несо г нз 0808 Г 0148 рзтар 1 Р высоко"ГО 14 з)Яжения и базаею 18, устанон/18 н"11 ую нз другом Ое конце,Схема электри еского соединения генератора 17 ф 1 г, 5) нклОчзет ннеци 1)10 камеру 19 Генерз Орз ВысаОГО нзпряК 81 ия 1которая через кабель 20, проходя 1 цлй внутри т,:убки 16, падсоединена к контакту 21.Взтаоея 18 подсоединена через Герек 41 очаталь 22 между общей клеммой 23 и входнойклеммой 24 4 изкого напряжения,Кромочн;я поверхность 5 может бытьВыполнена кольцевой формы, кзк показанан, 1)ИГКрамОч 4 ВЯ пане)хнасть мажет быть Выполнена продольной Клг, 6, 7),5 10 1 г.20 2" 30 40г 50 55 На фиг. 6 множество мест в виде зубцов 25 образовано в корпусном элементе 26 из изолирующего пластикова о материала. В корпусном элементе 26 имеется площадка 27 распределения жидкости, ЗапираОщая пластина 28 уплотняет корпусной элемент 26 посредством прокладки 29 и определяет линейную щель 30 между корпусным элементом 26 л запирающел пластиной 28. Прокладке 29 придана такая форма, чтобы образовать каналы 31.Проводящая или полупроводящая полоса 32 вставляется н корпусной элемент 26 и подсоединяется к источнику 17 подачи высокого напряжения,В варианте, показанном на фиг, 7, сопла выполнено в форме ванны 33 из лзолирующего пластикового материала, имеющей множество мест в виде зубцов 34, образованных вдаль продольной кромки 35, Канавки 36 в основании ванны 33 сообщаются с кончикам каждого зубца 34. Проводящая поверхность образована проволокой 37, которая подсаединена к исочнику 17 высокого напряжения,Аппара.г работает следующим образом.)Кидкость подается по отверстию, образованному элементами 2, 3 к кромочной поверхности, и стекает по зубцам. Этот процесс мажет находиться под влиянием сил тяжести ирили элетростаглческих сил. р 1;идкость, катара ДО Н 8 катарай степени должна быть проводимой, оказывает существенное влияние на нысакий потенциал границы электрического поля, Зубцы 6 существенно осры, поэтому сила поля на границе жидкОсти и воздуха нз кончиках 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 правад 5 щу 10 поверхность 8, 3 чистО положительный заряд остается в жидкости, Заряд в жидкости создает внутренние атталкивз 1 ощ 18 электростатические силы, которь 1 е преодоленаот трение поверхности жидкости, образуя Воронку жидкости с кончиков 7, которые образуот связанные частицы 39, На расстоянии ат зубцов 6 механические силы, воздействующие на связаннь 18 частицы при прохожденли 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 возник- НУТЬ ЕСЛИ СИЛЫ ПОЛЯ СРИШКОМ ВВЛИКИ. ЭТО нежелательно, поскольку влечет эа собойпотребность 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 н совокупности с повышенным удельным сопротивлением уменьшает потенциал границы высокого напряжения электрического поля, способствует уменьшению ноэмокности появления коронного разряда.Может ли быть минимальный радиус при смачинании 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 смачен, Чем еньше величина напряжения, наспроизваимога генератором, тем меньше миниальный угловой радиус, не создающий .ароннаго разряда, Поэтому, чем меньше рение поверхности и ниже напряжение, ем меньшая вероятность того, что кид,ость будет смачивать меньший углогай раиус, при котором не будет коронного азряда,Возможно изготавливать зубцы, котоые существенно острые для того, чтобы раизводить распыление и в тоже время не астолько острые, чтобы образовывать коонный разряд в процессе эксплуатации ри напряжении, подаваемом генератором ысакага напряжения, т,е, 25-35 КВ. Предолагэется,.чта минимальный угловой радис на кончиках 100 до 200 микрон, не будет браэонынать коронный разряд в процессе ксплуатации при напряжении порядка 30 В. Зубцы осуществляют локальное увели- ение силы электрического поля на своих ончиках, что достаточно для того, чтобы роизводить распыление с образованием вязанных частиц на каждом кончике при ираком диапазоне напряжений и расстояий от объекта, В одном из вариантов использования изобретения одна связаннаячастица может быть образована на каждомзубце в диапазоне напряжения 25-35 КВ,Установлено, что количество связанных ча 5 стиц н действительности не зависит от расстояния до объекта при таком диапазоненапряжения, Поэтому, размер капелек вбольшей степени не зависит от напряженияв пределах широкого диапазона, чта умень 10 шает потребности в регулировке выходногонапряжения генератора. Равным образом,размер капелек не зависит от расстояния даабьекта.Зубцы 6 скошены наружу для увеличе 15 ния ширины полосы распыления. Зубцы могут быть равными, или отогнутыми внутрьв случае, если, трсбуются более узкие полосыраспыления,В варианте выполнения сопла прадоль 20 ным, крамочная поверхность распыленияимеет общий продольный характер. Зубцыизготовлены из материала, обладающегобольшими изоляционными свойствами,Пластик с высокими изоляционными свой 25 ствами марки РТГЕ мокет служить н качсстне примера. Материал с меньшимлизоляционными свойствами Например,формальдегиднэя кампозитная бумага, также может бьть использована. Зто уменьша 30 ет тенденцию образов ания коронногоразряда поэтому зубць; могут быть намногоострее, чем медные зубцы,При использовании зубцов из изоляционного материала жидкость подаот на кро 35 мочную поверхность 5 через проводящу 1 оили полупроводниковую поверхность. Этапроисходит н верхней части крамочнай панерхнастл 5. Электрическое пале образуется жидкостью, поступающей на кромачную40 поверхность 5, Отрицательный заряд отводится от жидкости при ее контакте с проводящей поверхностьа, оставляя чистыйположительный заряд в жидкости,Расстояние между кромочнай поверх 45 настью 5 и проводящей или палупранодящей поверхностью должно бытьсущественно малым для удельного сопротивления жидкости, которая используетсядля распыления, В результате пронадима 50 сти жидкости вдоль зубцов появляется градиент напряжения, а именно, ннаправлении потока жидкости. Результиаующее электрическое поле воспролзнодитсилу параллельно поверхности, которую55 иногда называют та нгенциал ьнай силой, ко. торая воздействует на жидкость и выбрасывает ее вдоль отверстия 4 и зубцов панаправлению их кончиков,Если используются зубцы из проводящего материала, та какого- либо значитель 1837994НОГО гРЭДИЕНта НЭПРЯжЕНИЯ НЕ ПРОИСХОДИТи подавать жидкость вдоль зубцов на ихая;нки еще труднее.В Описываемом аппарате зубцы, еслиО ги изготовлены из изоляционного материала, могли бы быть значительно острее, апроводящая или полупроводящая поверхность может быть обеспечена, если изгототзить внутренний элемент 3 изсоответствуюдега материала.Неправодящую крамочную поверхнссть можно получить путем посадки кольцанэ правадяьчий внешний элемент 2,Кэк вариант п. внешний элемент 2 можетгьпь непровадящим, э внутренний элемент3пеевалгцим,В этом слу,эе, не тэк легко применятьв.,и;Окав напряжение к поверхности, т,е. квнутреннему элементу,В е,це Одном варианте зубцы размещены нэ непроводящем элементе, а внешнийэлемен 1 является проводящим. В этом случае жидкость стекает вниз на внешнюю поверхность зубцов к кончикам. Припраеяираоэнии внешнега элемента неабхад",мф соблюдать осторожность и не допускать, чтобы жидкость забрызгиваларол 1 ачную поверхность на ее конце, Однимиз факторов, который влияет на размер капелек, Является мощность потока. При условии. Ято все другие факторы являютсяпостоянными, повышение мощности пото;э, пег.ыц.эет размер капелек, Сопла и контейнер, показанные нэ фиг, 2, 3, имеотсечение для того. чтобы показать устройство, кого оалирующее поток,Одним из трех параметров, контролирую дих мсчцнасть патака, является размерпроходов, через которые протекает жидОсть, Этот размер точно определен путемуста.,овки ва внешний элемент 2 внутренних ребер 9, Внутренний элемент 2 припрессавэн к ребоэм 9 тэо 1 м образом, чтобыпр:;ходы для жидкости находились междуребрами. Проходы выходят открытыми к отверстию 1 размеры и количество проходов0 чести гна контролируют мощность потока. ЛЯеньшее сечение, большая длина проходов и меньшее их количество - все этоснлжэет мощность потока. Контейнер 11прлвэрен к соплу, Этот контейнер не имеетниэких других средств сброса давления заискл очением сброса через винт 12.Вторым параметром, влияющим намощность потока, являются размеры спирального прохода, сделанного по резьбевлита 12 частично для того, чтобы определить степел,ь сброса давления в контейнередля Обеспечения вь 1 текания жидкостл. Более длин ь й спиральный проход и меньшее его сечение способствует уменьшениюмощности потока, Третьим параметром,влияющим на мощность, является высотавинта 12 воздушного жиклера под отверсти 5 ем 4, которая при контроле, обеспечиваемом винтом воздушного жиклера,определяет величину гидростатического напора жидкости над отверстием, Чем меньшерасстояние, на котором находится винт воз 10 душного жиклера по отношению к отверстию, тем меньше мощность потока.Внешний элемент 2, который опять может.быть из проводящего или полупроводящего материала, имеет внешнюю винтовую15 резьбу 13. При эксплуатации он присоединяется при помощи внутренней резьбы 14 кдержателю 15.Комбинация изолирующей трубки и переносного кабеля заземления, выходящего20 из конца трубки напротив сопла, имеет результатом то, что сопла ограждается от каких-либо потенциальнь 1 х воздействий отаппарата,Длинный путь через трубку между со 25 плам и переносным кабелем заземленияуменьшает утечку в земло из сопла. Этоувеличивает срок службы батарей и даетвозможность уеншь мощность конденсатора высокого напряжения.30 В варианте, показанном на фиг, б, однасвязанная 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, Образующаяся сила поля существеннонезависима от любых низких потенциальных воздействий от аппарата,40 Сопла, показанное нэ фиг,7, выполненов виде ванны из изолирующего пластика,. Канавки 36 на дне ванны соединены с кончиками каждого зубца 34. При эксплуатацииванна 33 заполняется жидкостью 40, кото 45 рая подлежит распылению, до уровня, расположенного вблизи к рамочнойповерхности 35, Этот уровень может поддерживаться при помощи обеспечения пасстоянной подпитки жидкостью, излишек50 жидкости может быть возвращен черезсливную трубку (не.показано на рис) дляповторного использования. Проводящая поверхность обеспечивается при помощи проволоки 37, Воздействие на проволоку 3755 высокого напряжения заряжает жидкость40 и результирующее электрическое полеперемещает ее на зубцы 34, Когда жидкостьпокрывает зубцы 34, то сила поля на кончиках зубцов значительная, чтобы жидкостьмогла распыляться при дроблении связан 1837994ных частиц на капельки, как это было описанно ранее. Этот вариант использования изоретения имеет преимущество в том, что десь не происходит капания в случае останновки распыления при перерыве в подаче ысокогонапряжения, 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 электроовпоблизости к соплу. Ф ар мул а изобретен и я 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 рому у каждого из множества мест, и средво электропитания высокого потенциала, т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью беспечения возможности получения заряенных капель однородного размера, соплд ыполнено с размещенными в 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 жидкости силалокального электрического поля в достиочной степени увеличивается, причем сопларасположено на удалении от любых элемен 5 тов аппарата с низким потенциалом так, чтопри использовании сила электрического поля практически не зависит от каких-либовлияний низкого потенциала элементов аппарата.10 2. Аппарат по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что кромочная поверхность выполненас Формой мест, образующих острые кромки,из материала, обладающего достаточнымиизоляционными для предотвращения ко 15 ронного разряда в процессе использованияпри напряжении, создаваемом средствомэлектропитания высокого потенциала, причем эта поверхность находится в верхнейчасти кромочной поверхности.20 3. Аппарат по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что кромочная поверхность каждого измножества мест выполнена из электропроводящего или полупроводящего материалаи недостаточно острой для возникновения25 коронного разряда в процессе работы принапряжении, создаваемом средством электропитания высокого потенциала.4. Аппарат по и, 3, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что кромочная поверхность является30 частью указанной поверхности,5, Аппарат по пп. 1 - 4, о т п и ч а ющ и й с я тем, что кромочная поверхностьвыполнена кольцевой формы общего характера.35 6, Аппарат по пп, 1 - 4, о г л и ч а ющ и й с я тем, что кромочная поверхностьвыполнена продольной.оставитель В.Ляпина ва, Ж, Раушская наб., 4 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 10 13035 К С,Патрушев ям при ГКНТ СССР