NO842879L - Fremgangsaate for elekrostatisk sproeyting av en vaeske, sproeytehode og sproeytepistol for elektorstatisk sproeyting - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektrostatisk sprøyting.

Når en dårlig ledende væske, f.eks. en væske som har en elektrisk resistivitet av størrelsesorden 10^ til 10"'"''' ohm cm,

blir tilført en dyse som påtrykkes en høyspenning, vil væsken forstøves siden små dråper er bærere av en elektrisk ladning dersom spenningsgradienten ved dysen er tilstrekkelig.

Når en slik dusj blir produsert ved tilstedeværelse av et mål som er jordet, eller som har en spenning av motsatt polari-tet av ladningene på dråpene, blir dråpene tiltrukket av målet med det resultat at væsken blir avsatt på målet. På grunn av tiltrekningskreftene blir samtidig mengden av væske som ikke treffer målet, vesentlig redusert sammenlignet med sprøyte-dusjer som ikke bærer ladning. I tillegg til fordelene som fremkommer ved tiltrekningen av de ladede partiklene til målet, gir også anvendelsen av ladning en snevrere fordeling av dråpe-størrelser sammenlignet med sprøytedusjer som ikke har ladning.

Imidlertid oppnås bare tilfredsstillende forstøvning, ved fravær av en hvilken som helst mekanisk forårsaket forstøvning, ved forholdsvis lave strømningshastigheter, vanligvis mindre enn 0,05 ml/s (tilsvarer mindre enn 5 x 10 - 8 m 3 /s). Ved å o øke dysestørrelsen og/eller ved å anvende trykk for å øke strøm-ningshastigheten, resulterer dette ofte i dårlig forstøvning.

Ved flere anvendelsesområder er imidlertid slike strøm-ningshastigheter utilstrekkelige. Strømningshastigheten fra en gitt sprøyteanordning kan naturligvis økes ved å benytte et flertall av dyser, men når et flertall av dyser blir benyttet,

er det ønskelig at strømningshastigheten fra hver dyse hoved-sakelig er den samme siden strømningshastigheten innvirker på fordelingen av dråpestørrelsen som oppnås ved en hvilken som helst gitt anvendt elektrisk spenning. Dersom tilførselen av væsken til dysene forårsakes av tyngdekraften, blir følgelig forandringer av dysens rommelige orientering fra vertikalplanet ansvarlig for at det oppstår ujevne strømningshastigheter.

Når det benyttes flere dyser, er det nødvendig å avstands-plassere de individuelle dysene fra hverandre med en slik avstand at det elektriske feltet ved hver dyse ikke blir urimelig påvirket av feltet ved nærliggende dyser. Den nødvendige avstand øker når den anvendte elektriske spenning øker. Ved en anvendt spenning fra 8 - 10 kV må således dysene typisk plasseres i en avstand på i det minste omkring 5 mm, mens ved en anvendt spenning på 13 - 15 kV er det ønskelig med en avstand på i det minste 7 mm.

Væsken kommer ut fra hver dyse som en eller flere stråler som deretter brytes opp til dråper. Strålene fra nærliggende dyser har samme elektriske ladning og har således en tilbøye-lighet til å frastøte hverandre noe som gir en dusj som sprer seg utover. Ved noen anvendelsesområder, slik som sprøyte-maling, er en dusj som sprer seg utover, uønsket og en "fokusert" dusj er ønsket. "Fokusering" av dusjen kan oppnås ved å plas-sere dysene, fortrinnsvis symmetrisk, rundt en jordet elektrode for å modifisere det elektriske feltet slik at det motvirker de frastøtende kreftene mellom strålene.

På grunn av disse føringsbetingelsene blir dysene således fortrinnsvis anbragt tilnærmet symmetrisk rundt omkretsen av en sirkel rundt en sentralt jordet elektrode eller i et linjepar av dyser med en jordet elektrode anbragt mellom linjeparene, denne siste ordningen kan være ønskelig der hvor det er nødvendig med en vifteformet dusj.

Det kan også være ønskelig, som beskrevet i U.S. patent 4356528, å sørge for en jordet elektrode eksternt fra gruppen av dyser for å forsterke det elektriske feltet ved dysene og således forbedre den elektrostatiske forstøvning.

Den nødvendige avstand mellom dysene og en jordet elektrode øker også ettersom den anvendte spenningen øker, igjen er det nødvendig med en minimumsavstand på omkring 5 mm ved en anvendt spenning på 8 - 10 kV.

Av ovennevnte grunner ser man at dersom et vesentlig an-tall dyser, f.eks. i det minste fem, blir anvendt for å oppnå

en tilfredsstillende generell strømningshastighet, kan avstanden mellom dysene som er lengst fra hverandre, bli flere cm.

Dette behøver ikke å gi noen alvorlige problemer dersom

det er ønskelig å dusje vertikalt eller tilnærmet vertikalt nedover, men dersom det er ønskelig med andre rommelige orienteringer, f.eks. i en sprøytepistol for sprøytemaling hvor evnen til å sprøyte horisontalt er nødvendig, vil slik avstands-plassering av dysene være årsak til en hydrostatisk høyde når disse dysene blir forflyttet vertikalt fra hverandre og således ha en tilbøyelighet til å forårsake ujevne strømningshastig-

heter og følgelig et ujevnt dråpespektrum i den dusjen som frembringes.

Den maksimalt mulige vertikale forflytning av dysene er således avstanden mellom dysene som er plassert lengst fra hverandre.

Vi har tenkt ut et system hvorved denne vanskeligheten

kan overvinnes.

Følgelig fremskaffer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for elektrostatisk sprøyting av en væske og innbefatter mating av væsken fra en felles kilde under overtrykk til et flertall dyser slik at væsken strømmer gjennom hver dyse med en hastighet som ikke overstiger 5 x 10 — 8 m3 s — 1 og hvor dysene påtrykkes en elektrisk spenning av slik størrelse at væsken som strømmer ut fra dysene, blir forstøvet til elektrisk ladede dråper, væsken blir matet til dysene via en anordning som fordeler væsken fra nevnte felles kilde til dysene via en strøm-ningsbegrensende anordning anbragt ved, eller forbi i strøm-ningsretningen, den strømningsbegrensende anordning, hvorved den strømningsbegrensende anordning fremskaffer en strømnings-begrenser i hver av strømningsveiene fra nevnte felleskilde til dysene, den strømningsbegrensende anordning er slik at trykkfallet i væsken over hver strømningsbegrenser er vesentlig større enn trykkfallet som forårsakes av den hydrostatiske høyden som korresponderer med den maksimalt mulige vertikale forflytning av dysene.

I en utførelse av oppfinnelsen kan den strømnignsbegrens-ende anordning innbefatte en enkelt begrensningsanordning, f.eks. en filtpute, anbragt ved strømningsfordeleren og anordnet slik at væsken strømmer direkte fra filtputen til dysene i individuelle strømmer. I dette tilfelle innbefatter hver strømnings-begrenser den delen av den strømningsbegrensende anordning mellom inngangen til strømningsbegrenseren og det stedet hvor den respektive individuelle strømmen strømmer ut fra den strøm-ningsbegrensende anordning.

Alternativt kan den strømningsbegrensende anordning bestå av en separat strømningsbegrenser, som er plassert forbi i strømretningen, i hver strømningsvei fra strømningsfordeleren til den dysen som tilhører den strømningsveien.

Slike separate strømningsbegrensere kan utføres av en fiber bunt plassert i hver dyse slik at væsken må strømme gjennom mellomrommene i bunten, eller hver dyse kan utstyres med en kjernedel slik at væskestrømmen blir begrenset til en trang åpning mellom kjernen og det innvendige borehullet i dysen.

En annen egnet utforming av en begrenser innbefatter et hull med liten diameter ovenfor, mot strømningsretningen, hver dyse, men nedenfor, i strømningsretningen, den strømnings-fordelende anordning. I noen tilfeller kan dysen selv utstyres med et borehull med tilstrekkelig lite tverrsnitt og tilstrekkelig lengde, for å fremskaffe det nødvendige trykkfall.

Væsketilførselen er fortrinnsvis fra en beholder under trykk, f.eks. ved hjelp av en komprimert gass, f.eks. komprimert luft eller karbondioksyd, eller et drivmiddel som er gjort flytende slik som fluorkarbon, under et trykk på i det minste 70 kPa. Man må være klar over at det ikke er nødvendig at hele dette trykket må "reduseres" over den strømningsbegrensende anordning i oppfinnelsen. Ved en utførelse av oppfinnelsen blir således væsken tilført sprøytehodet via en primær strømnings-begrensende anordning anordnet for å bestemme den generelle væskestrømningshastighet, væsken strømmer deretter fra denne primære strømningsbegrensende anordning til strømningsfordeleren med den sekundære strømningsbegrensende anordning anbragt ved, eller nedenfor strømningsfordeleren i strømningsretningen. I dette tilfelle danner den sekundære strømningsbegrensende anordning de strømningsbegrensere som det oppstår et trykkfall over, som er nødvendig for å gi ubetydelige variasjoner i strøm-ningshastigheten som forårsakes av varierende rommelige orienteringer av sprøyteapparatet.

Den maksimalt mulige vertikale dyseforflytning er fortrinnsvis i området 3 til 10 cm. Da væsken generelt vil ha en spesifikk vekt i området på omkring 1 til 1,5, vil trykket som korresponderer med den maksimale hydrostatiske høyde generelt være i området 300 til 1500 Pa. Trykkfallet over strømnings-begrenseren vil avhenge av strømningshastigheten og av viskositeten i væsken og er fortrinnsvis over 2000 Pa og spesielt over 4000 Pa.

Trykkfallet over strømningsbegrenseren er fortrinnsvis i det minste 5, og spesielt i det minste 10, ganger trykket som korresponderer med den tidligere nevnte maksimale hydrostatiske

høyde.

Trykkfallet P over en strømningsbegrenser er avhengig av den volumetriske strømningshastighet Q, og viskositeten f , i væsken ved ligningen

hvor o< er et tall hvis størrelse avhenger av den fysiske egen-skap til strømningsbegrenseren. Man må forstå at for en hvilken som helst gitt strømningsbegrenser må ikke nødvendig-vis være en konstant ved alle strømningshastigheter og for alle væskeviskositeter.

Oppfinnelsen er spesiell anvendbar for væsker som har en viskositet mellom 10 og 10 Pa s, spesielt over 10 Pa s. For å oppnå et tilstrekkelig trykkfall over hver strømnings-begrenser ved slike væsker når det anvendes lave strømnings-hastigheter, er det generelt nødvendig at hver strømnings-begrenser har en verdi for o( på i det minste 5 x 10 12m-3

I overensstemmelse med en annen side av foreliggende oppfinnelse fremskaffer vi derfor et sprøytehode for elektrostatisk sprøyting som har et flertall dyser, anordning for å tilføre væsker som skal sprøytes til dysene, og anordning for å anvende en høy elektrisk spenning på væsken som strømmer ut fra dysene, tilførselsanordning for væsken som innbefatter anordning for å fordele væsken, fremskaffet under overtrykk, fra en felles kilde, til dysene via strømningsbegrensende anordning anbragt ved, eller nedenfor i strømningsretningen, den strøm-ningsf ordelende anordning, hvorved den strømningsbegrensende anordning fremskaffer en strømningsbegrenser i hver av strøm-ningsveiene fra felleskilden til dysene, og hvor, i det minste for væsker med viskositet mellom 10 og 10 ^ Pa s og ved strøm-— 8 ningshastigheter gjennom strømningsbegrenseren under 5 x 10 m^ s , hver strømningsbegrenser har en verdi for o^på i det

12 -3

minste 5 x 10 m hvor c>< er definert som

hvor P er trykkfallet, uttrykt i Pa, gitt over strømningsbe-grenseren ved en væske med viskositet f uttrykt i Pa s ved en

strømningshastighet på Q m 3s-1

Oppfinnelsen er spesielt anvendelig for sprøyting av blandinger av maling, f.eks. fra en håndsprøytepistol for maling. For å oppnå en akseptabel overflatekvalitet på malingen, er den maksimale dysediameter omkring 1,5 mm og den maksimale strømningshastighet fra hver dyse omkring 0,03 ml s ^, dvs. 3 x 10 — 8 m3 s For å oppnå o en akseptabel generell strømnings-hastighet, er det å foretrekke at det i det minste er seks, og spesielt i det minste åtte dyser.

Væsken har fortrinnsvis en resistivitet innenfor området

5 11 7 8

10 til 10 og spesielt mellom 10 og 10 ohm cm.

Som tidligere nevnt, når væsken blir tilført dysene og en høy elektrisk spenning blir anvendt, strømmer væsken ut fra hver dyse som én eller flere stråler som deretter brytes opp til en dusj av ladede dråper. Fortrinnsvis fremkommer bare én stråle fra hver dyse, dette kan oppnås ved å sørge for at den ytre overflaten av hver dyse er tilnærmet halvkuleformet eller kule-hodeformet.

Vi har funnet at optimal sprøyting med minimum risiko for forurensning av operatøren når sprøytehodeenheten er bygget inn i håndsprøytepistolen, blir oppnådd når strålene fra de individuelle dyser er anordnet slik at de konvergerer mot hverandre. Slik konvergering kan oppnås ved å skråstille dysene innover mot hverandre og/eller ved at det sørges for en jordet fokuserende elektrode som anbringes innenfor dysekonfigurasjonen.

Ved benyttelse i en håndsprøytepistol kan forstøvnings-spenningen fremskaffes ved en høyspenningsgenerator bygget inn i sprøytepistolen, og hvor energien fortrinnsvis kommer fra batterier som er plassert inne i sprøytepistolen. For å produ-sere en komplett enhet blir væsken som skal sprøytes, fortrinnsvis tilført fra en trykkpatron, f.eks. av aerosoltypen, som passer inn i sprøytepistolen og som står i forbindelse med sprøytehode-enheten. Sprøytepistolen innbefatter fortrinnsvis en ventilanordning hvorved tilførselen av væske fra reservoaret, f.eks. fra trykkpatronen, til sprøytehodet kan kobles på og av.

Spenningen som anvendes på væsken kan være positiv eller negativ med hensyn til målet (og fokuserende elektrode dersom slik benyttes) og er fortrinnsvis mellom 10 og 25, spesielt 12 til 20 kV med hensyn til målet. En side av høyspenningsgenera- torens utgang er fortrinnsvis jordet mens den andre er forbundet med dysene. Denne forbindelse med dysene kan foregå

via ledning gjennom væsken. Selv om, i tilfelle med en hånd-sprøytepistol, jordingen av den ene side av generatorutgangen og av den fokuserende elektroden, dersom slik benyttes, kan oppnås ved ledning gjennom operatøren, er det å foretrekke at en slik "jordforbiridelse" foregår ved en ledning fra sprøyte-pistolen som er klipset eller på annen måte festet til målet eller til en del i elektrisk forbindelse med målet.

Sprøytehodet kan benyttes ved en rekke forskjellige anvendelsesområder som f.eks. ved sprøytemaling, desinfeksjons-midler, poleringsmidler og andre væsker for såvel industri som hjemmebruk.

Oppfinnelsen er ytterligere illustrert med henvisning til vedlagte tegninger hvor

figur 1 er en endeprojeksjon av et sprøytehode av en første utførelse,

figur 2 er et snitt langs linjen II-II i figur 1,

figur 3 er en projeksjon av en håndsprøytepistol av en

andre utførelse,

figur 4 er en endeprojeksjon av en del av sprøytepistolen

i figur 3 som viser sprøytehodet,

figur 5 er et snitt langs linjen V-V i figur 4,

figur 6 er et snitt som korresponderer med figur 5 og som viser en modifisert utforming av strømningsbegrenseren.

Med henvisning først til utførelsen i figurene 1 og 2 innbefatter sprøytehodet et hus 1 dannet av et elektrisk isolerende materiale og til dette huset blir væsken som skal sprøytes, f.eks. maling, tilført via et tilførselsrør 2 fra reservoaret (ikke vist) under trykk. En dyseplate 4 er ved hjelp av skruegjenger montert i en utsparing 3 i undersiden av huset 1 og denne dyseplaten er også laget av et elektrisk isolerende materiale og utstyrt med seks dyser 5 jevnt anbragt i sekskantet mønster i omkretsen av en sirkel med diameter på 8 cm. Dersom sprøytehodet orienteres slik at denne sirkelen er i et vertikalplan, er den maksimalt mulige vertikale dyseforflytning således 8 cm. Den maksimale hydrostatiske trykkforskjellen mellom dysene er således 785 p På hvor p er den spesifikke vekt av væsken som blir sprøytet.

Hver dyse 5 innbefatter et sylindrisk fremspring fra platen 4 utstyrt med en konusformet ende 6 og et hull 7 med liten diameter langs lengdeaksen av fremspringet. Hvert hull 7 har en typisk lengde på 1 til 50 mm og en diameter på 0,5 til 2 mm, men vanligvis ikke mer enn 4 mm. Huset 1 er utstyrt med en hul tapp 8 som en del av huset 1 og denne tappen strekker seg gjennom en åpning i dyseplaten 4.

Dyseplaten 4 har en sentral hylse 9 som passer over tappen 8 og som strekker seg inn i huset 1 og trykker mot en paknings-ring 10 plassert ved bunnen av tappen 8. Konsentrisk anbragt rundt hylsen 9, men i avstand fra denne, er et ringformet skjørt 11 som henger ned fra huset 1. Skjørtet 11 og hylsen 9 defi-nerer således en ringformet passasje 12 og gjennom denne kan væsken som skal sprøytes, passere på vei til utsparingen 3. Væsken blir tilført passasjen 12 via en innføringskanal 13 forbundet med tilførselsrøret 2. En filtpute 14 er tilpasset skjørtet 11 for å fylle utsparingen 3. Væsken må således strømme gjennom puten 14 for å komme til hullene 7 fra passasjen 12 .

En elektrisk ledende stift 15 står i forbindelse med inn-føringskanalen 13 og til denne stiften kan en høyspenning bli tilført via en ledning 16 fra en høyspenningsgenerator (ikke vist). Når høyspenningen blir anvendt til stiften 15, blir ladningen ledet gjennom væsken for å frembringe en høyspennings-gradient i væsken ved utgangene av hullene 7 for å bevirke elektrostatisk forstøvning av væsken.

Enden av tappen 8 er utstyrt med en kappe 17 av ledende materiale, f.eks. metall, og til denne kappen er det forbundet en ledning 18. Når ledningen 18 holdes på et annet potensial enn det som anvendes på væsken, virker kappen 17 som en felt-modifiserende elektrode. Fortrinnsvis er kappen 17 forbundet med jord slik at den fokuserer de individuelle dusj strålene fra dysene 5 til en enkelt dusj.

Trykket som anvendes på væsken i reservoaret, og følgelig

i tilførselsrøret 2 er slik at ved den ønskede strømnings-hastighet, er det et stort trykktap over filtputen 14, men u-betydelig trykktap forbi denne i strømningsretningen, dvs. gjennom hullene 7. På denne måte blir væskestrømmen gjennom de individuelle hull 7 jevnt og upåvirket ved de rommelige orien-

teringer av sprøytehodet. Trykkfallet over filtputen er typisk

-2

omkring 270 kPa med en væske med viskositet 2 x 10 Pa s og med en strømningshastighet pr. dyse på o 2 x 10 m3 s . I

14 -3

dette tilfelle viser beregninger at (y er 6,75 x 10 m

Siden den maksimale hydrostatiske trykkforskjell mellom dysene er 785 p Pa, hvor p er spesifikk vekt, ser man at selv med en væske med spesifikk vekt på 1,5 blir trykkfallet over filtputen omkring 230 ganger den maksimale hydrostatiske trykkforskjell mellom dysene.

Man vil se fra konstruksjonen av sprøytehodet at det lett kan demonteres for rensing og utskifting av filtputen 14.

I en alternativ utførelse er filtputen utelatt og hvert hull 7 er fylt med en fiberbunt, f.eks. av den typen som anvendes i skriveutstyr med fiberspiss, for å virke som strømnings-begrensende anordning. Sprøyting kan i virkeligheten finne sted fra fiberbuntendene.

I utførelsen i figurene 3 - 5 er det illustrert en anordning som er egnet for sprøytemaling.

Apparatet innbefatter en komplett håndsprøytepistol. Sprøytepistolen har et hus 19 som gir plass til en boks med maling under trykk, og som i ene enden er utstyrt med en primær strømningsbegrenser og en ventil av "aerosoltypen" hvorved aksial bevegelse av ventilstammen mot boksen bevirker at ventilen åpner seg og at malingen tillates å strømme gjennom under påvirkning av trykkmiddelet. Huset 19 har en kappe 20

som kan fjernes for å kunne bytte boksen.

I den fremre enden av huset 19 er det sørget for en sprøyte-hodeenhet 21 som er vist i større detalj i figurene 4 og 5.

Til huset 19 er det festet et håndtak 22 som er utstyrt

med en utløser 23, og et hus 24 inneholder en høyspennings-generator som drives av batterier inne i et hus 2 5 som forbinder huset 24 med bunnen av håndtaket 22. Et avtagbart deksel 26 i huset 25 sørger for at batteriene kan skiftes ut.

Inntrykking av utløseren 23 bevirker aksial bevegelse av boksen med maling mot sprøytehodet 21 og således åpning av boks-ventilen. Inntrykking av utløseren 23 slutter også batteri-kretsen som således kobler inn generatoren. Det er sørget for en jordledning 27 fra bunnen av håndtaket 22. Denne ledningen er forbundet inne i huset 24 med ene siden av høyspennings- generatorens utgang. Utløseren 23 er fortrinnsvis av elektrisk ledende materiale og elektrisk forbundet med ledningen 27 for å sikre at operatøren har den samme "jordpotensial".

Med henvisning til figurene 4 og 5 innbefatter sprøytehodet en støpedel 28 av ikke-ledende plastmateriale utført i ett styk-ke med huset 19. Støpedelen 28 har en sentral åpning 29 og inn i denne åpningen er utløpsstammen til boks-ventilen plassert, bevegelse av boksen mot støpedelen 28 når utløseren 23 blir trykket inn, bevirker således aksial bevegelse og følgelig åpning av ventilen.

Inne i støpedelen 28 er det plassert en annen støpedel 30

dannet av et ikke-ledende plastmateriale. Støpedelen 30 er utstyrt med 10 rør 31 som er støpt i ett med støpedelen 30 og anordnet i 5 par rundt omkretsen av en sirkel. Mellom støpedelen 30 og støpedelen 28 er det en O-ring 32 som tjener som pakning og de to støpedelene holdes på plass ved 3 bolter 33, 34 og 35. Boltene 33 og 34 strekker seg gjennom fremspringene 36 (vist stiplet i figur 4) i støpedelen 30 og skrus inn i de innvendige gjengene i hullet i fremspringene 37 i støpedelen 28. Bolten 35 strekker seg gjennom et fremspring 38 (vist stiplet i figur 4) og gjennom et hull 39 i støpedelen 28 og er festet med en mutter 40 med en kontaktplate 41 mellom mutteren 40 og støpe-delen 28. "Jordings-siden" av generatorutgangen, dvs. den siden som er forbundet med ledningen 27, er forbundet med kontaktplaten 41.

Boltene 33, 34 og 35 tjener også til å holde på plass en metallplate 42 som er utstyrt med åpninger 43 hvor rørparene 31 stikker gjennom. Platen 42 har en opphøyet sentraldel 44 som virker som en fokuseringselektrode og som er "jordet" via bolten 35, kontaktplaten 41 og ledningen 27.

En skiveformet utsparing 45 på baksiden av støpedelen 30 fremskaffer en passasje for maling som strømmer gjennom ven-tilens utløpsstamme som er plassert i åpningen 29, til rørene 31. I et spor i overflaten av støpedelen 28 innenfor O-ringen 32 er det plassert en metallring 46 som også er i kontakt med en metallpinne 47 som strekker seg gjennom støpedelen 28. "Høyspenningssiden", i motsetning til "jordingssiden" av høy-spenningsgeneratorens utgang, er forbundet med pinnen 47.

Nær hvert rør 31 er støpedelen 30 utstyrt med et spor 48 som strekker seg radialt innover. I hvert rør 31 er det plassert en stiv metalltråd 49 som har en rettvinklet bøyning nær ene enden med den korte armen av den bøyde tråden plassert i sporet 4 8 som tilhører det røret. Den andre enden 50 av tråden er bøyd radialt innover og tjener til å deformere den ytre enden 51 av det tilhørende røret 31 slik at den ytre enden 51 av røret blir bøyd radialt innover. Tråden 49 tjener også til å danne en strømningsbegrenser inne i det tilhørende røret 31 siden det bare er et trangt mellomrom mellom tråden og den indre overflaten av røret for passasje av maling.

Den ytre enden av hvert'rør 31 er utstyrt med en halvkuleformet metalldysedel 52.

Under bruk strømmer malingen utover gjennom den skive-formede utsparing 45 og deretter langs hvert rør 31 forbi strøm-ningsbegrenseren som dannes av tråden 49, og derfra ut fra dysen 52. Høyspenningen som er nødvendig for å bevirke forstøvning, blir påtrykket dysen 52 gjennom ledning fra metallringen 46 gjennom væsken i rørene 31. Malingen strømmer ut fra dysene 52 som innoverrettede stråler som brytes opp til fine elektrisk ladede dråper.'Den jordede elektrode 44 medvirker til forstøv-ningen.

I en modifikasjon som er vist i figur 6, er støpedelen 30 utstyrt med en utsparing for å ta imot en metallplate 53 som har en O-ring 54 som pakning mot støpedelen 30 og en O-ring 55 som pakning mot støpedelen 28. Et hull 56 med liten diameter ved inngangen til hvert rør 31 tjener som strømningsbegrenser. Ved denne anordningen kan vinkeldysene 57 anvendes til å dirigere de utstrømmende strålene med maling innover for å øke den fokuserende virkningen av den sentrale jordingselektrode.

Som et eksempel ble det benyttet en etterbehandlingsmaling for bil på alkyd-basis med spesifikk vekt 1,01, resistivitet 5 x 10 7 ohm cm og en viskositet på o 2 x 10 —2 Pa s ved 20 °C til å sprøyte et metallpanel ved å benytte sprøytepistolen som var utstyrt med et sprøytehode av den modifiserte typen vist i figur 6. De ti dysene, som hver var halvkuleformet med en diameter på 3,5 mm og som hadde en åpning på 1 mm med en lengde på 5 mm, var plassert rundt omkretsen av en sirkel med diameter 4,5 cm. Dysene var rettet mot et punkt omkring 6 cm foran den "jordede" elektrode 44. Hver strømningsbegrenser som var umiddelbart foran inngangen til hvert rør 31, besto av et hull med en diameter på 0,355 mm og en lengde på 5 mm.

Målet som var et metallpanel, var plassert omkring 50 cm foran den "jordede" elektrode 44 og var forbundet med ledningen 27. Høyspenningen som ble anvendt var 13 - 14 kV og strømnings-hastigheten på o malingen var omkring 1 ml/minutt (1,7 x 10 - 8 m<3>s pr. dyse.

Forskjellige rommelige orienteringer av sprøytepistolen, dvs. sprøyting horisontalt eller vertikalt nedover, ble anvendt uten noen merkbar forskjell på utførelsen.

Selv i hendene på en ufaglært sprøytemaler var slutt-kvaliteten like god som kvaliteten som ble oppnådd av en pro-fesjonell sprøytemaler som benyttet en sprøytepistol drevet med komprimert luft. Spesielt var overflaten av malingen særlig fri for vanlige feil slik som "appelsinskallstruktur", renning, siging og blæredannelse. Overflaten var langt bedre enn den som oppnås ved en "oppfrisking" med maling med en aerosol-dusj.

Med den type strømningsbegrenser som ble benyttet i dette eksempelet, er trykkfallet over hver begrenser gitt ved

hvor Q er strømningshastigheten, 1 er lengden av strømnings-begrenseren, '"j er viskositeten av malingen og r er radius på hullet til strømningsbegrenseren.

Beregninger viser at i dette eksempelet hadde hver strøm-ningsbegrenser en o^-verdi (som tidligere definert) på 1,27 x 10"^ m ^, i dette tilfelle = j. Beregninger viser også Jtr at trykkfallet over hver strøm- ningsbegrenser var omkring 4,2 kPa mens den maksimale hydrostatiske høyde mellom dysene er hpg

hvor h er den maksimale vertikale avstand mellom dysene,

p er malingens tetthet og g er aksellerasjonen som skyldes tyngdekraften.

Siden h i dette eksempelet var 4,5 cm, var den maksimale hydrostatiske høyden omkring 0,4 5 kPa. Følgelig var trykkfallet over hver strømningsbegrenser over ni ganger den maksimale hydrostatiske høyde.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for elektrostatisk sprøyting av en væske, karakterisert ved at væsken mates fra en felles kilde under trykk til et flertall dyser slik at den strømmer gjennom hver dyse med en hastighet som ikke overstiger 5 x 10— 8 3-1 ms og ved at dysene påtrykkes en elektrisk spenning av en slik størrelse at væsken som strømmer ut fra dysene, blir for-støvet til elektrisk ladede dråper, væsken blir matet til dysene via en anordning som fordeler væsken fra felleskilden til dysene via strømbegrensende anordning anbragt ved, eller forbi i strømningsretningen, en strømningsfordelende anordning, hvorved en strømningsbegrensende anordning tjener som en strømnings-begrenser i hver av passasjene fra felleskilden til dysene, den strømningsbegrensende anordning er slik at trykkfallet i væsken over hver strømningsbegrenser er vesentlig større enn trykkfallet som skyldes den hydrostatiske høyde som korresponderer med den maksimalt mulige vertikale forflytning av dysene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hastigheten på væskestrømmen gjennom hver dyse er under 3 x 10 ^ m <3> s <1.>

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at trykkfallet over hver av strømningsbegrenserne i det minste er fem ganger trykkfallet som skyldes den hydrostatiske høyde som korresponderer med den maksimalt mulige vertikale forflytning av dysene.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at trykkfallet over hver strømningsbegrenser i det minste er 2000 Pa.

5. Sprøytehode for elektrostatisk sprøyting, karakterisert ved at det hår et flertall dyser, anordning for til-førsel av væske som skal sprøytes, til dysene, og anordning for å anvende en elektrisk høyspenning på væsken som strømmer ut fra dysene, anordningen for å tilføre væsken innbefatter anordning for å fordele væsken, fremskaffet under overtrykk, fra en felles kilde, til dysene via strømningsbegrensende anordning anbragt ved, eller forbi i strømningsretningen, den strømningsfordelende anordning, hvorved den strømningsbegrensende anordning tjener som en strømningsbegrenser i hver av passasjene fra felleskilden til dysene, og hvor, i det minste for væsker med viskosi- -3 -1 tet mellom 10 og 10 Pa s og ved strømningshastigheter gjennom strømningsbegrenseren som er under 5 x 10 — 8 m3 s — 1, hver av strømningsbegrenserne har en verdi for på o i det minste 5x10— 2 -3 m hvor er definert som

hvor P er trykkfallet, uttrykt i Pa, over strømningsbegrenseren forårsaket av en væske med viskositet ^ uttrykt i Pa s ved en strømningshastighet på Q m 3 s—1

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4 eller et sprøytehode ifølge krav 5, karakterisert ved at det i det minste er seks dyser.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4 og 6 eller et sprøytehode ifølge et hvilket som helst av kravene 5 og 6, karakterisert ved at avstanden mellom dysene som er lengst fra hverandre er mellom 3 og 10 cm.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, 6 og 7 eller et sprøytehode ifølge et hvilket som helst av kravene 5 til 7, karakterisert ved at dysene er anbragt rundt omkretsen av en sirkel.

9. Fremgangsmåte eller et sprøytehode ifølge krav 8, karakterisert ved at det er fremskaffet en jordet elektrode ved sentrum av sirkelen.

10. Fremgangsmåte eller et sprøytehode ifølge krav 8 eller krav 9, karakterisert ved at dysene er skrådd radialt innover.

11. Komplett elektrostatisk sprøytepistol som innbefatter et sprøytehode ifølge et hvilket som helst av kravene 5 til 10, karakterisert ved at den innbefatter en batteridrevet høyspenningsgenerator, og anordning for å til-føre høyspenning fra ene siden av generatorutgangen til dysene og for å forbinde den andre siden av generatorutgangen til jord.

12. Sprøytepistol ifølge krav 11, karakterisert ved at den innbefatter en utskiftbar trykkpatron med væske som skal sprøytes.