PT81736B

PT81736B - Aparelho de atomizacao electrostatica e processo utilizando esse aparelho

Info

Publication number: PT81736B
Application number: PT81736A
Authority: PT
Original assignee: Ici Plc
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1993-11-30
Also published as: PT81736A; DK598685D0; AU5111085A; ES550177A0; EG17530A; KR860004656A; ES8700089A1; NO855079L; US4854506A; DE3568950D1; NO168994C; AU595170B2; ATE41611T1; DK598685A; NO168994B; FI855109A7; ZA859452B; CA1260697A; FI81280C; GR853078B

Description

Memória descritiva referente à pa tente de invenção de IMPERIAL CHE MICAL INDUSTRIES PLC, britânica, industrial e comercial, com sede em Imperial Chemical House, Millbank, London, SW1P 3JF, Inglaterra, para APARELHO DE ATOMIZAÇÃO ELECTROSTÁTICA E PROCESSO UTILIZANDO ESSE APARELHO.

MEMÓRIA DESCRITIVA

D.D.

A presente invenção refere-se à atomização electro^ tática.

A patente inglesa N.2 1 569 707, do mesmo autor, apresenta um aparelho de atomização electrostática, no qual a ca beça de atomização tem uma superfície condutora ou semicondutora que é carregada a um potencial da ordem de 1 a 20 KV e um eléctrodo de intensificação do campo que está montado junto da superfície e ligado ao potencial de terra. Quando se faz a aspersão de líquido para a cabeça de atomização, 0 campo electro^ tático na superfície é suficiente para provocar a atomização do líquido sem descarga apreciável por efeito de coroa. As particu las carregadas que emergem da cabeça de atomização são projecta das para além do eléctrodo para um alvo, que está igualmente ao potencial de terra.

A existência do eléctrodo de intensificação do campo ligado à terra tem três vantagens. A primeira e que 0 campo electrostático na superfície condutora ou semicondutora é maior que 0 que existiria noutras condiçães, visto que o eléctrodo e_s

tá muito mais perto da superfície que o alvo. Isso significa que o potencial aplicado à superfície pode ser mais baixo, o que sigP-ifica que pode empregar-se um gerador mais barato e mais seguro. Sn segundo lugar, a distância entre o eléctrodo e a superfície condutora ou semicondutora, e portanto o campo electrostático na superfície, são constantes. Nas operações de aspersão que incluam o movimento de uma cabeça de atomização em relação a um alvo, por exemplo a aspersão de plantações, podem verificar-se maiores variações da distância entre a cabeça de atomização e o alvo. Se não existir qualquer eléctrodo de inten sificação do campo, essas variações da distância provocam varia ções correspondentes no campo electrostático efectivo. Finalmen te, em operações de aspersão que produzem gotícolas satélites de líquido de aspersão de pequenas dimensões, tais partículas mais pequenas podem ser atraídas para o eléctrodo de intensificação do campo.

Nas operações de aspersão em larga escala no domínio da agricultura há uma procura contínua de aparelhos capazes de funcionar com caudais mais elevados e há igualmente uma procura de aparelhos em que as gotícolas sejam de menores dimensõeg por exemplo até cerca de 30 um de diâmetro. Estes requisitos são antagónicos, porque o aumento do caudal produz um aumento das dimensões das gotícolas, desde que se mantenham os parâmetros restantes constantes. Além disso, uma combinação de um cau dal elevado com gotícolas de pequenas dimensões provoca uma re -aspersão” considerável de gotícolas, que são repelidas da massa principal de gotícolas e que se depositam no aparelho ou se dispersam no ar.

Segundo a presente invenção, proporciona-se um aparelho de atomização electrostática que compreende uma cabeça de atomização electrostática, meios para que seja aplicado um primeiro potencial eléctrico ao líquido que emerge da cabeça de atomização, um eléctrodo montado junto da cabeça de atomização e meios para aplicar um segundo potencial eléctrico tal que se cria um campo eléctrico intenso entre o líquido emergente e o eléctrodo, sendo a intensidade do campo suficiente para provo- 2 -

car a atomização do líquido, compreendendo o eléctrodo um núcleo de material condutor ou semicondutor encerrado num material com constante dieléctrica e resistividade específica sufi, cientemente elevada para impedir a disrupção entre o eléctrodo e a cabeça de atomização e com uma resistividade específica su ficientemente baixa para permitir que a carga depositada na su perfície do material de revestimento possa escoar-se por condu ção ao longo daquele material para o núcleo condutor ou semicon dutor.

aparelho compreende ainda meios isolantes dispôs tos de maneira tal que a resistência ao fluxo da referida carga ao longo da superfície do material de revestimento para o re ferido núcleo condutor ou semicondutor seja maior que a resistência ao fluxo da referida carga atrvés do material de revestimento para o núcleo condutor ou semicondutor. De maneira adja quada, os meios destinados a aplicar o referido segundo potencial incluem então um condutor eléctrico ligado electricamente ao núcleo condutor ou semicondutor e possua uma cobertura de ma terial isolante, e os meios isolantes são previstos entre partes em contacto do material de revestimento e a cobertura.

A cabeça de atomização pode incluir um orifício glo balmente de secção circular, com o eléctrodo globalmente circular. Bn alternativa, a cabeça de atomização pode incluir um o ri, fício de secção geral anular e o eléctrodo compreender um elemento de eléctrodo globalmente em forma de anel e/ou um elemento de eléctrodo globalmente em forma de disco. Bn alternativa, a cabeça de atomização pode ter um orifício linear, compreenden do nesse caso o eléctrodo dois elementos de eléctrodo lineares, paralelos e situados a uma certa distância um do outro.

Verificou-se que este revestimento semi-isolante no eléctrodo tem um certo número de vantagens e que as proprie dades do material, especialmente a resistividade específica,têm um efeito importante na eficácia e na fiabilidade dos aparelhos de atomização segundo a presente invenção. 0 revestimento semi -isolante proporciona uma resistência local elevada entre a ca beça de atomização e o núcleo condutor do electrodo adjacente,

permitindo desse modo que o potencial em qualquer ponto da superfície exterior do revestimento varie em relação ao potencial aplicado ao núcleo de acordo com o fluxo de corrente local. Isso suprime as descargas disruptivas entre a cabeça de atomização e o eléctrodo e permite manter uma diferença de potencial mais elevada entre a cabeça de atomização e o eléctrodo. Igualmente suprime o efeito de coroa disruptivo que pode resultar de uma fibra ou de outra sujidade que pouse no eléctrodo. Além dis so reduz a acção de degradação sobre a atomização de defeitos mecânicos e da formação acidental de líquido sobre o eléctrodo. Bn particular, a localização exacta do eléctrodo em relação à cabeça de atomização é menos crítica.

Enquanto que as vantagens anteriores se baseiam no facto de o material de revestimento possuir uma resistência específica elevada, se essa resistência específica for demasiado elevada, pode ser demasiado baixo o escoamento das cargas através do material e portanto será prejudicada a atomização. Em agricultura, o limite superior do valor da resistência eléctrica específica é determinado pela necessidade de o atomizador funcionar tanto com graus de humidade baixos como com altos. Verificou-se que a resistência eléctrica específica do material de revestimento tem que ser escolhida por forma a optimizar a eficácia e a fiabilidade dos atomizadores, estando geralmente com11 ί 7 preendida entre 5 x 10 e 5 x 10 ^J ohm-cm.

Como se explica mais adiante pode definir-se uma re sistência específica E para o material de revestimento com a forma tubular. 0 valor preferido para a resistência específica está compreendido entre 5 x 10¹⁰ e 5 x 10¹² ohm-cm.

A rigidez dieléctrica do material e a espessura do revestimento tem que ser suficiente para resistir à diferença de potencial entre a cabeça de atomização e o núcleo condutor do eléctrodo sem disrupção eléctrica. A rigidez dieléctrica do material de revestimento é de maneira apropriada superior a 15 KV/mm e a espessura do revestimento é adequadamente 0,75 a 5,00 • mm, de preferência 1,5 a 3»5 mm. Para utilização como atomizador

agrícola, o material de revestimento tem de ser estável quer me cânica quer electricamente em todas as condições encontradas na aspersão na agricultura e todas as condições atmosféricas. 0 re vestimento tem também de ser mecanicamente robusto.

De preferência, o segundo potencial eléctrico tem a mesma polaridade que o primeiro potencial eléctrico e é intermé dio ao primeiro potencial eléctrico e o potencial de um alvo a£ pergido pelo aparelho, sendo o segundo potencial eléctrico sufi, cientemente diferente do primeiro potencial eléctrico para que as gotícolas do líquido carregadas sejam repelidas da cabeça de aspersão para o alvo.

Segundo a presente invenção proporciona-se também um processo para a aspersão de líquidos que compreende o fornecimento de um líquido para uma cabeça de atomização, a aplicação de um primeiro potencial eléctrico ao líquido que emerge da cabeça de atomização e a aplicação de um segundo potencial a um eléctrodo montado junto de uma saída da cabeça de atomização, sendo o segundo potencial eléctrico tal que se cria um campo eléctrico intenso entre o líquido emergente e o eléctrodo, sendo a intensidade do campo suficiente para provocar a atomização do líquido e compreendendo o eléctrodo um núcleo de material condu tor ou semicondutor incluido num material com rigidez dieléctri^ ca e resistência eléctrica específica suficientemente elevadas para impedir a disrupção entre o eléctrodo e a cabeça de atomização e a resistência eléctrica específica suficientemente baixa para permitir que a carga recolhida na superfície do material de revestimento se escoe por condução através daquele materi. al para o núcleo condutor ou semi-condutor.

Vai agora descrever-se a presente invenção, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

A fig. 1, um corte de uma cabeça de atomização e do eléctrodo associado num primeiro aparelho de atomização electroe, tática segundo a presente invenção;

Ã fig. 2, um alçado lateral de um bordo de atomiza- 5 -

ção com o líquido aspergido emergindo do mesmo durante a utilização da cabeça de atomização da fig. 1;

As fig. 3 a 8, esquematicamente, cabeças de atomiza ção e eléctrodos associados noutros aparelhos de atomização segundo a presente invenção; e

A fig. 9, vun alçado lateral de um bordo de atomização dentado com o líquido emergindo do mesmo num outro aparelho segundo a presente invenção.

A cabeça de atomização representada na fig. 1 dos d_e senhos faz parte de um aparelho para aspersão de culturas com composiçães pesticidas, montado num tractor. Na cabeça de atomização estão incluídas duas placas verticais (1) e (3), separadas uma da outra e paralelas. Cada uma das placas é feita de latão ou de qualquer outro material condutor ou semicondutor. 0 espaço entre as placas (1) e (3) forma um canal (13) através do qual pode correr de cima para baixo o líquido a atomizar, proveniente de uma galeria (15), para um orifício linear (5) formado num bor do rectilíneo inferior (17) da placa (3) e de uma parte adjacente da placa (1). Um bordo inferior (19) da placa (1) é nageneralidade paralelo ao bordo (17) inferior da placa (3) mas fica a uma pequena distância do mesmo (a jusante do mesmo). 0 bordo (19) tem de preferência um raio inferior a 0,5 mm.

Junto do orifício (5) há dois elementos de eléctrodo lineares (7) que formam um eléctro da cabeça de atomização segundo a presente invenção. Os elementos de eléctrodo (7) são suportados por folhas (21) respectivas, de material isolante.

Cada um dos eléctrodos (7) é constituído por um núcleo (9) com um diâmetro de 3 a 4 mm e um revestimento (11) de material semi-isolante”. 0 material do revestimento tem uma resistividade compreendida entre 5 x 10¹¹ e 5 x ÍO¹^ ohm cm e uma espessura de aproximadamente 2 mm. São exemplos de materiais apropriados para o revestimento certas qualidades de compósitos de vidro de carbonato de sódio e fendaldeido-formal aldeido/papel. Verificou-se que os tubos da marca Kite, fornecidos por Tuf

_ nol Limited de Birmingham, Inglaterra, são particularmente apro priados para os atomizadores para a agricultura. 0 núcleo (9) de cada elemento (7) é formado por pérolas de carvão, acondici£ nadas comprimidas dentro do revestimento (11).

Ha uma distância de cerca de 10 mm entre cada elemento de eléctrodo (7) e o bordo inferior (19) do elemento (1) e uma distância de cerca de 16 mm entre os eixos dos dois elementos de eléctrodo (7).

A placa (1) liga-se um gerador de tensão elevada de (' modo que seja mantido um potencial de 40 KV. Os elementos de eléctrodo (7) são ligados a uma tomada no gerador e são mantidos a um potencial intermédio de aproximadamente 25 KV.

A ligação entre o gerador e cada um dos elementos de eléctrodo (7) é feita por meio de um cabo condutor de alta tensão que possui um condutor eléctrico no interior de uma cobertura de politeno ou outro material isolante. Uma secção ter minai curta da cobertura tem nela formada uma rosca exterior que se enrosca numa rosca interior numa secção terminal do revestimento (11), projectando-se o condutor para além da cobertura para realizar a ligação eléctrica com o núcleo (9). Para garantir uma ligação satisfatória entre o cabo condutor e o eÇ lemento (7), como se descreve mais adiante, aplica-se uma resi.

na apóxi termoestável nas secções terminais roscadas da cobertura e do revestimento, antes da sua ligação.

Eu utilização, a cabeça de atomização da fig. 1 é ligada a um depósito (não representado) que contém um pesticida líquido, que possui uma resistência eléctrica específica com 6 IX 7 preendida entre 10 e 10 ohm cm, de preferência entre 10' e 10¹⁰ ohm cm.

A cabeça de atomização está colocada a cerca de 40 cm acima das plantas cultivadas e o tractor que leva a cabeça de atomização desloca-se no solo.

• 0 líquido do depósito é fornecido para a galeria

(15), da qual ele corre para baixo, através do canal (13) entre as placas (1) e (3), para o orifício (5). Finalmente, o líquido corre ao longo da placa (1) antes de atingir o bordo inferior a guçado (19) dessa placa.

líquido em contacto com a placa (1) está sujeito ao mesmo potencial eléctrico aplicado à placa. Quando o líquido atingir o bordo (19) fica sujeito a um campo electrostático intenso que existe entre a placa (1) e os elementos de eléctrodo (7). Com referência à fig. 2 dos desenhos, a intensidade do cam po é tal que o líquido toma a forma de uma série de ligamentos (23) quando abandona o bordo inferior (19) da placa (1) e deslc) ca-se para baixo no sentido das plantas cultivadas. Cada um dos ligamentos (23) é depois atomizado numa série de gotícolas (25). A distância entre ligamentos (23) adjacentes é determinada pela amplitude dos potenciais eléctricos na placa (1) e nos elementos de eléctrodo (7), as propriedades do líquido e o caudal, tendo tipicamente um valor compreendido entre 0,5 e 5 mm.

Para caudais elevados de 250 cnP/m por metro do bor do (19), a intensidade do campo electrostático é ainda suficien te para provocar a atomização produzindo gotícolas com um diâme tro da ordem dos 100 pm. Mas a disrupção entre as placas (1) e (3) e os elementos de eléctrodo (7) e impedida pelo revestimento (11) de cada elemento.

A medida que prossegue a atomização, há a tendência de a carga de espaço formada pela nuvem de gotícolas entre a ca beça de atomização e as plantas cultivadas repelirem outras gotícolas que emergem do bordo de atomização (19) para cima no sentido de outras partes do aparelho de atomização ou partes do tractor. 0 potencial nos elementos de eléctrodo (7), que tem a mesma polaridade que a carga existente nas gotícolas, serve para repelir as gotícolas para baixo, no sentido das plantas cultivadas. Qual carga que seja recolhida nos próprios elementos (7) é afastada por condução através do revestimento (11) e do núcleo (9).

A este respeito, compreender-se-á que os materiais semi-isolantes” apropriados para a utilização como material para o revestimento (11) possuem geralmente uma resistividade superficial que varia com a sua absorção gasosa e com outros factores, mas que é usualmente mais baixa que a condutividade volu métrica. A menos que se tomem precauções especiais na construção do elemento de eléctrodo (7), existe portanto o perigo de a carga recolhida na superfície exterior da cobertura (11) se escoe ao longo dessa superfície para uma extremidade do revestimento, através de uma superfície terminal anular do revestimento, entre a superfície interior do revestimento e a superfície f exterior da cobertura de politeno no cabo de alta tensão, e finalmente para o núcleo (9) do elemento (7) e para o condutor do cabo. Qualquer passagem de cargas ao longo de uma superfície ex terior do revestimento (11) faz com que se estabeleça uma diferença de potencial entre partes diferentes da superfície. Isso significa que a diferença de potencial entre o líquido que emer ge do orifício (5) e os elementos de eléctrodo (7) varia confor me o local considerado ao longo dos comprimentos do orifício e do elemento. Por sua vez isso tem como consequência um campo eléctrico variável entre o líquido emergente e os elementos de £ léctrodo e portanto uma atomização não uniforme. Deve pois impe, dir-se ou impedir-se substancialmente esta passagem de cargas através da superfície do revestimento (11) para o núcleo (9), Q sendo para isso que se prevê a resina apóxi, atrás mencionada, entre as secções terminais roscadas do revestimento e a cobertu ra isolante, no cabo de alta tensão.

A construção da cabeça de atomização representada na fig. 1 pode ser modificada fazendo uma das placas (1) e (3) de um material condutor ou semicondutor e a outra placa de mate rial não condutor.

Fazendo agora referência à fig. 3 dos desenhos, uma segunda cabeça de atomização segundo a presente invenção tem uma construção semelhante à da cabeça de atomização da fig. l,ha vendo um par de placas verticais (27) e (29) correspondentes às placas (1) e (3) da fig. 1, um canal (31) correspondente ao ca- 9 -

*~í.ví·· nal (13) e eléctrodos (33) correspondentes aos eléctrodos (7). Mas na cabeça de atomização da fig. 3> um bordo inferior da pia ca (27) está colocado na mesma posição na vertical que o bordo inferior (37) da placa (29). Os bordos inferiores (35) e (37) definem um orifício com a forma de uma fenda (41) a partir do qual se faz a atomização do líquido.

Numa construção preferida do aparelho da fig. 3, a fenda (41) tem um comprimento de 50 cm e uma largura de 125 pm. Cada um dos eléctrodos (33) tem um revestimento tubo Tufnol da marca Kite e um núcleo de pérolas de carvão. 0 núcleo tem o diâ metro de 6 mm e o diâmetro exterior do revestimento é 1 cm. 0 eixo de cada eléctrodo (33) está 4 mm abaixo da fenda (41) e há uma distância de 24 mm entre os eixos dos eléctrodos respectivos. Ãs placas (27) e (29) da cabeça de atomização aplica-se uma ten são de 40 KV e aos eléctrodos (33) uma tensão de 24 KV. En apli cação, a cabeça de atomização é colocada a 30 cm do alvo, que está ao potencial da terra.

aparelho foi utilizado para atomizar uma mistura de óleo incolor e ciclohexanona, tendo esta mistura uma resisg tividade de 5 x 10° ohm cm e uma viscosidade de 8 cst.

Para caudais de 0,5, 1,0 e 2,0 cm^/s, os diâmetros médios das gotícolas de 45, 60 e 95 jam, respectivamente.

Se se retirarem os revestimentos dos eléctrodos (33) e se mantiverem as tensães atrás referidas, verifica-se una disrupção intensa e uma atomização ineficaz. Para impedir a dis rupção é necessário reduzir a diferença de potencial entre as placas (27) e (29) e os eléctrodos (33) a cerca de 8 KV, isto é, manter as placas (27) e (29) a 40 KV e os eléctros (33) a 32 KV. Ê então possível a atomização, mas com uma eficácia muito diminuída, dando os caudais de 0,5 e 1,0 cm^/s gotícolas com di. âmetros médios de aproximadamente 150 e 250 jam, respectivamente. Para caudais de 2,0 cm^/s a mistura dos líquidos simplesmente go teja da fenda (41).

Numa terceira cabeça de atomização segundo a presen- 10 -

te invenção representada na fig. 4, duas placas verticais (41) e (43) que definem um canal (45) para o líquido são feitas de um material isolante. Tal como na forma de realização da fig.

3, as placas (41) e (43) têm os seus bordos inferiores (47) e (49), respectivamente, ao mesmo nível, de modo que se define p^e los referidos bordos uma fenda de atomização (51).

Para permitir aplicar um potencial eléctrico ao líquido na cabeça de atomização da fig. 4, prevê-se um eléctrodo (53) na face da placa (41) que é adjacente da placa (43) e que, em utilização, está em contacto com o líquido. Como se represen ta na fig. 4, o eléctrodo (53) está ligado a um gerador de tensão (V-j_).

Quando se utiliza a cabeça de atomização da fig. 4, há apenas uma pequena diferença de potencial entre o potencial V-^ no eléctrodo (53) e o potencial do líquido na fenda (51).Por conseguinte, o líquido emergente da fenda (51) está sujeito a um campo electrostático com uma intensidade análoga à do campo no bordo inferior (19) da placa 1 na fig. 1. 0 líquido emergente forma então ligamentos e é atomizado da maneira atrás descrjt ta.

A fig. 5 representa uma quarta cabeça de atomização segundo a presente invenção, na qual duas placas verticais (53) e (55), respectivamente, estão colocadas de modo que um bordo in ferior (57) da placa (53) está a uma pequena distância abaixo de um bordo inferior (59) da placa (55). As placas (55) e (57) são feitas de material isolante e um eléctrodo (61) é previsto no ma terial da placa (53) no bordo inferior do seu bordo (57). Tal como na cabeça de atomização da fig. 4, o eléctrodo (61) está ligado a um gerador de tensão V^.

A fig. 6 representa uma outra cabeça de atomização segundo a presente invenção na qual as placas verticais (63) e (65) de material isolante estão colocadas com um bordo inferior (67) da placa (63) a uma curta distância abaixo de um bordo inferior (69) da placa (65). Na superfície da placa (65) voltada . para a placa (63) e que define um lado do canal entre as placas I (63) e (65) previu-se um eléctrodo (71).

||Γ>

Nas cabeças de atomização atrás descritas, o líquido emergente da cabeça de atomização é atomizado a partir de um bordo rectilíneo (como nas fig. 1, 5 e 6) ou a partir de uma fen da (como nas fig. 3 e 4). Noutros dispositivos, representados a

nas fig. 7 e 8, o bordo ou fenda são circulares.

fig. 7 dos desenhos, uma outra capresente invenção inclui uma tubei.

_M . λ — - ......

à a

qual está formada uma galeria de dijs

Com referência beça de atomização segundo ra (81) cilíndrica oca, na tribuição (83) e um canal (85). Na extremidade inferior do canal (83) há um orifício anular (87). A tubeira (81) é feita de um material condutor ou semicondutor e está ligada através de um cabo de alta tensão (89) a um gerador de alta tensão (não re presentado).

A tubeira (81) está pendente de um suporte de polipropileno (91), que possui tuna haste (93) que se estende para baixo, coaxialmente com a tubeira. A haste (93) serve de cobertura isolante de um condutor (95), que está ligado a uma deriva ção do gerador. Além disso, a haste para um eléctrodo (97) ligado a uma dutor (95).

(93) proporciona um suporte extremidade inferior do con eléctrodo (97) possui um revestimento (99) de material semi-isolante e um núcleo (101) de latão ou de outro ma terial condutor ou semicondutor.

Como se representa na fig. 7, o revestimento (99) in clui uma secção cilíndrica (103) que é recebida no interior de uma cavidade principal numa extremidade inferior da haste (93) e uma secção (105) em forma de disco que se aplica à extremidade inferior da haste. 0 núcleo (101) do eléctrodo (97) possui uma extremidade roscada, que se enrosca numa cavidade secundária ro_s cada interiormente, por cima da cavidade principal na haste (93)<

Bn utilização, o eléctrodo (97) funciona de uma maneira análoga à dos eléctrodos correspondentes nas formas de rea lização descritas. Porém, no aparelho da fig. 7, a secção cilín- 12 -

drica (103) do revestimento (99) é montada com aperto no interi or da cavidade principal na haste (93)> de modo que há uma passagem mínima de carga da secção (105) ao longo da superfície ci. líndrica da secção (103) e através de uma superfície de topo su perior anular dessa secção para o núcleo (101). Bn qualquer caso, a distância radial entre a superfície cilíndrica da secção (103) e o núcleo (101) é suficientemente pequena para que a car ga se perca através da massa do material de revestimento para o núcleo, em vez de se escoar através das superfícies cilíndrica e de topo da secção (103). Por conseguinte, na forma de realiza ção da fig. 7 não é necessário prever material isolante entre as roscas na extremidade superior do núcleo (101) e a cavidade secundária na haste (93).

A fig. 8 representa uma forma de realização da presente invenção que corresponde à forma de realização da fig. 7, excepto no facto de se prever um segundo elemento de eléctrodo (105). 0 elemento (105) é na generalidade circular e está disposto radialmente para fora em relação ao orifício (87). Como se mostra na fig. 8, 0 elemento (105) tem um núcleo (107) de arame de latão e um revestimento (109) de material semi-isolante”. 0 revestimento (109) está ajustado ao interior de uma cavi dade anular numa extremidade inferior de uma saia (111) no suporte de polipropileno (91). 0 núcleo (107) está ligado electrú camente ao mesmo condutor (95) que 0 eléctro (97).

bordo ou fenda rectilíneos ou circulares de uma cabeça de atomização podem ter neles formados uma série de dentes. Neste caso, forma-se um ligamento em cada dente, como se representa na fig. 9, a menos que os dentes estejam próximos uns dos outros, caso em que alguns dos dentes não terão ligamentos, ou estejam demasiado afastados, caso em que alguns dentes podem ter mais de um ligamento. Bn alternativa, 0 líquido pode ser atomizado numa série de furos ou pontos afastados uns dos outros.

Verificou-se que em certas cabeças de atomização, por exemplo certas cabeças com bordos ou fendas de atomização rectilíneos, há vantagens em termos de maiores caudais e/ou go- 13 -

tícolas mais pequenas e da fiabilidade que pode ser obtida prevendo um revestimento semi-isolante dos eléctrodos das cabeças de atomização que têm um potencial da ordem de 1 a 20 KV aplicado à. cabeça de atomização e um eléctrodo adjacente ao potencial de terra.

processo usado para medir a resistividade volumétrica de materiais apropriados para usar como revestimento (11) depende do facto de se dispor do material em folhas ou na forma tubular.

Para os materiais disponíveis em forma de folha, tais como a melamina, utilizou-se a norma BS 2782 : Parte 2 : Método 202 A.

Na aplicação deste método, cortou-se um disco de uma folha de melamina e aplicaram-se eléctrodos de mercúrio a ca da uma das faces do disco. Numa das faces do disco havia um eléctrodo circular com o diâmetro de 5 cm, como eléctro de medição e um eléctrodo de guarda anular, concêntrico com o eléctrodo de medição, com o diâmetro interior de 7 cm. Numa face oposta do disco havia um eléctrodo de base que cobria toda a superfície do disco.

Ligou-se um terminal positivo de um alimentador Bran denberg Modelo 2475 R ao eléctrodo de base e o terminal negativo do gerador ao eléctrodo de medição e ao eléctrodo de guarda anular. Para medir a tensão aplicada ligou-se um multímetro Thurlby 1503-HA entre o terminal positivo e o terminal negativo do alimentador. Mediu-se a corrente que passa entre os eléctros de ba se e de medição por meio de um electrómetro Keithley Modelo 617 ligado entre o eléctrodo de medição e a junção entre as ligaçães ao terminal negativo do alimentador e o eléctrodo de guarda anular. 0 alimentador forneceu aproximadamente 500 V e a car ga de tensão de entrada do eléctrómetro era inferior a 1 m V, não tendo sido levada em conta o amperímetro no cálculo da resis tividade.

Nestas condiçães, a resistividade volumétrica P do material é dada por '

Ή (2,5)² x 500 sendo i o fluxo de corrente medido e t a espessura do disco.

Para o material disponível sob a forma de tubos, pre vê-se um eléctrodo de medição cilíndrico e dois eléctrodos de gu arda cilíndricos numa superfície exterior do tubo e um eléctrodo de base no interior do tubo.

eléctrodo de medição tinha um comprimento axial de 10 cm e estava colocado entre os eléctrodos de guarda. Cada um dos eléctrodos de guarda estava afastado de uma extremidade adja cente ao eléctrodo de medição de uma distância de 1 cm.

Os eléctrodos de medição e de guarda eram cada um dje les formados por uma película de melinex metalizado que se esten de a partir de um elemento de fixação da película até um primeiro rolete de guia adjacente ao tubo, contornando a superfície do tubo, para atingir um segundo rolete de guia, adjacente ao primeiro e finalmente do segundo rolete de guia para uma mola tensora da película. Para obter uma estreita aproximação, a película entra em contacto com o tubo em torno de toda a sua circunferência. A resistência de contacto eléctrica entre a película e o tubo era baixa, quando comparada com a resistividade volumétri^ ca do material do tubo.

eléctrodo de base era formado por partículas de ferro de 80 a 400 ^un, comprimidas no interior do tubo. Nas extre midades do tubo previu-se, respectivamente, um tampão isolante.

Foram usados alimentadores e aparelhos de medição do tipo atrás descrito.

Como atrás se mencionou, definiu-se uma •'resistência específica R como a resistência através da parede de uma secção • do tubo com 2,54 cm (1) de comprimento. Essa resistência é medi ’ da em ohm-cm e a resistência de uma secção de tubo com um compri

mento axial de L cm foi obtida dividindo a resistência específi. ca por L. Assim, a resistência específica quando medida utilizando a configuração dos eléctrodos atrás descrita é dada por _{R =} 500 x 10 ohm cm.

A resistividade do material é entãoí sendo r_Q o raio exterior do tubo e o raio interior do tubo relativos à trica foram

Os resultados das mediçães de vários materiais,quer resistência específica quer à resistividade voluméos seguintes

Amostra

Resistência específica Resistividade volumétrica

5.

Tubo de vidro de soda d_i = 5,9 mm d_Q = 7,6 mm Tubo mina de alu

1,9

10¹² ohm cm

4,6

10¹³ ohm cm ^ai ^ao

Tubo tão

3,4 mm

8,0 mm de be1,7 mm

7,5 mm de fi—

Tubo bra vulcani. zaso anglo-americano d^ = 4,1 mm d_Q = 10,0mm *1,7

10¹⁵ ohm cm *1,3 lo¹⁵ ohm cm

2,4

10¹⁰ ohm cm

1,0

10¹¹ ohm cm «>3,6

10¹² ohm cm

2,5

10¹³ ohm cm

Tubo Attwater d_± = 3,9 mm **1,2 d_Q « 9,6 mm

10¹² ohm cm

8,4

10¹² ohm cm

6. Tubo Tufnol d^ = 3,2 mm ***1,0 x ÍO^² ohm cm 6,2 x 10^ ohm cm d_Q = 6,4 mm

7. Disco mela- mina 1,1 x 10^x ohm cm 6,2 x 10^x ohm cm

M Ã tensão usada para medir a resistividade da alumina foi 1 000 V.

κοκ Tubos de papel de fenol/formaldeido.

*** Resistência específica da melamina calculada a partir da resistividade de um tubo com d_Q = 6 mm e d^ = 2mm.

Compreender-se-á que um tubo com uma resistência específica R dentro da faixa 5 x IO¹® a 5 x ÍO^² ohm cm, atrás referida, pode ser obtido com um tubo de parede fina com uma resis tividade volumétrica relativamente elevada ou com um tubo de parede espessa com resistividade volumétrica relativamente baixa.

Os materiais 1, 4, 5, 6 e 7 têm uma resistência esp_e cífica e uma resistividade volumétrica suficientemente baixa para permitir um escoamento de cargas a partir da superfície, atra vés do material para o núcleo condutor de um eléctrodo mas suficientemente elevada para impedir a disrupção.

No caso do material 3, a resistência específica e a resistividade volumétrica são baixas. Há portanto um escoamento das cargas excelente. Porém, há uma supressão insuficiente da disrupção, dando origem a que a atomização se verifique apenas intermitentemente.

material 2 tem uma resistência específica elevada e uma resistividade volumétrica elevada, sendo insuficiente o ejs coamento de cargas e sendo a intensidade do campo demasiado baixa para uma atomização insificiente.

Bn suma, os materiais 1, 4, 5, 6 e 7 são apropriados para usar como materiais do revestimento dos electrodos no apare . lho segundo a presente invenção. Os materiais 2 e 3 são inadequa í dos.

Compreender-se-á que o aparelho descrito é apropria do para a atomização de materiais diferentes dos produtos quími cos usados na agricultura. Por exemplo, o aparelho é apropriado para atomizar tintas com resistividade volumétrica adequada, is to é, 10 a 10¹¹ ohm cm, particularmente para pintura de carros.

aparelho pode também ser usado para revestimento de superfícies com óleos, soluções poliméricas, soluções de de£ pegantes e soluções de inibidores da corrosão, mais uma vez de£ de que tenham a resistividade volumétrica apropriada.

Claims

- ia -

Aparelho de atomização electrostática que compreende uma cabeça de atomização electrostática, meios para provocar a aplicação de um primeiro potencial eléctrico ao líquido que çj merge da cabeça de atomização, um eléctrodo montado junto da ca beça de atomização e meios para a aplicação de um segundo poten ciai eléctrico ao eléctro de modo a produzir um campo eléctrico intenso entre o líquido emergente e o eléctrodo, sendo a intensidade do campo suficiente para provocar a atomização do líquido, caracterizado por o eléctrodo compreender um núcleo de matje rial condutor ou semicondutor revestido por um material com resistência dieléctrica e resistência eléctrica específica sufici. entemente elevada para impedir a formação de faíscas entre o eléctrodo e a cabeça de atomização e com uma resistência eléctri ca específica suficientemente baixa para permitir que a carga depositada na superfície de cobertura se escoe por condução através daquele material para o núcleo condutor ou semicondutor.

- 2® -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com

- a reivindicação 1, caracterizado por compreender além disso meis isolantes dispostos de forma tal que a resistência a um fluxo da referida carga através da superfície do material de revestimento para o referido núcleo condutor ou semicondutor é maior que a re sistência a um fluxo da referida carga através do material de re vestimento para o núcleo condutor ou semicondutor.

_ 3â Aparelho de atomização electrostática de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os meios destinados a aplicar o segundo potencial eléctrico incluirem um condutor eléctrico que é ligado electricamente ao núcleo condutor ou semicondutor e possuírem uma cobertura de material isolante e por o material isolante ser previsto entre partes do material de revestimento e a cobertura aplicadas uma à outra.

- 4â -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o material de revestimento compreender uma secção tubular com uma rosca interior, por a co bertura do condutor eléctrico ter uma rosca exterior, por a cobertura poder enroscar-se na secção tubular do material isolante e por os meios isolantes serem previstos entre as partes enroscadas da referida cobertura e da referida secção tubular.

- 5ê -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a resistência eléctrica específica do material de revestimento estar 11 13 compreendida entre 5 x 10 e 5 x 10 ohm cm.

- 6â -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4» caracterizado por a resistência específica do material de revestimento estar compreendida en • tre 5 x 10¹⁰ e 5 x 10¹².

- 7^â Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a resistência dieléctrica do material do revestimento ser maior que 15 KV/mm.

- 8â -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a espessura do material de revestimento estar compreendido entre 0,75 e 5,0 mm.

- ₉a _

Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o material de revestimento ser vidro de carbonato de sódio, papel im pregnado de fenolformaldeido ou um polímero de condensação de me lamina formaldeido.

- 10 â -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a cabeça de atomização incluir um canal através do qual flui o líqui do para um orifício, sendo pelo menos uma parede lateral do canal com o qual o líquido emergente entra em contacto formada por um material condutor ou semicondutor e por se preverem meios para ligar electricamente a ou cada uma das paredes laterais semicondutoras do canal aos referidos meios destinados a aplicar o segundo potencial eléctrico ao líquido emergente.

- 11 â -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a cabeça de atomização incluir um canal através do qual flui o líquido para um orifício, sendo a ou cada uma das paredes laterais do canal com as quais o líquido emergente entra em contacto formadas por um material isolante, prevendo-se um outro eléctrodo junto do o •

• rifício de modo que, em utilização, esse outro eléctrodo é con- 20 - tactado pelo líquido que passa através da cabeça de atomização e por se preverem meios para ligar electricamente o referido outro eléctrodo aos meios destinados a aplicar o primeiro potencial eléctrico ao líquido emergente.

- 12â Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a cabeça de atomização incluir duas placas afastadas uma da outra, paralelas e entre as quais há um canal para o líquido passar para um orifício na generalidade linear e por o eléctrodo compreen ( der pelo menos um elemento que se estende paralelamente ou substancialmente paralelamente ao orifício linear.

- 13^ê -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o orifício ser formado num bordo de uma primeira das placas e de uma parte adjacente de uma segunda placa, tendo a segunda placa um bordo que é na generalidade paralelo ao referido bordo da primeira placa mas situado a uma curta distância a jusante do mesmo.

- 14 δ -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado por a cabeça dí atomização incluir um orifício de secção na generalidade circular e por o eléctrodo ser na generalidade circular.

- 15^â -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado por a cabeça de atomização incluir um orifício de secção na generalidade anular e por o eléctrodo compreender um elemento na generalidade em forma de anel e/ou um elemento na generalidade em forma de disco.

- 16 δ -

Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer dag reivindicações 11 a 16, caracterizado por a cabeça de atomização ter formados junto do orifício vários dentes.

- 17a Aparelho de atomização electrostática de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o segundo potencial ter a mesma polaridade que o primeiro potencial eléctrico e ser intermédio entre o primeiro potencial eléctrico β o potencial de um alvo aspergido pelo aparelho, sendo o segun do potencial suficientemente diferente do primeiro potencial pa ra que as gotícolas carregadas do líquido sejam repelidas da ca beça de atomização no sentido do alvo.

- 18ê Aparelho de atomização electrostática de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por, para aspergir um alvo ao potencial zero, o primeiro potencial estar compreendido entre 25 KV e 50 KV e o segundo potencial estar compreendido entre 10 KV e 40 KV.

- 19^â Processo de atomização de líquidos que compreende o fornecimento de um líquido a uma cabeça de atomização electrostática, a aplicação de um primeiro potencial eléctrico ao líqui do que emerge da cabeça de atomização e a aplicação de um segun do potencial eléctrico a um eléctrodo montado junto de uma saída da cabeça de atomização, caracterizado por o segundo potencial eléctrico ser tal que se forma a um campo eléctrico intenso entre o líquido emergente e o eléctrodo, sendo a intensidade do campo suficiente para provocar a atomização do líquido, e por o eléctrodo compreender um núcleo de material condutor ou semicondutor revestido de um material com resistência dielectri. ca e resistência eléctrica específica suficientemente elevadas para evitar a formação de faiscas entre o eléctrodo e a cabeça de atomização, e com resistência eléctrica específica suficien temente baixa para permitir que a carga depositada na superfície do material do revestimento se escoe por condução através

22 daquele material para o núcleo condutor ou semicondutor.

A requerente declara que os primeiros pedidos desta patente foram depositados na Grã-Bretanha em 20 de Dezembro de 1984, sob ο N.2 8432274.

Lisboa, 19 de Dezembro de 1985··

- 23 RESUMO

APARELHO DE ATOMIZAÇÃO ELECTROSTÁTICA E PROCESSO UTILIZANDO ESSE APARELHO

A invenção refere-se a um aparelho de atomização electrostática, no qual se monta um eléctrodo junto da cabeça de atomização, se prevêm meios para que seja aplicado um potencial eléctrico ao líquido emergente da cabeça de atomização e ainda se prevêm meios para a aplicação de um segundo potencial ao ele£ trodo. A diferença entre o primeiro e o segundo potenciais é suficiente para provocar a formação de um campo intenso entre o lí quido emergente e o eléctrodo, suficiente para atomizar o líquido. 0 eléctrodo possui um núcleo de material condutor ou semicon dutor revestido de um material semi-isolante. Este material semi-isolante possui uma resistência dieléctrica e uma resistência eléctrica específica suficientemente elevadas para impedir o aparecimento de faiscas entre o eléctrodo e a cabeça de atomização e uma resistência eléctrica específica suficientemente baixa para permitir que a carga depositada na superfície do mate rial seja escoada por condução através do material semi-isolante para o núcleo condutor ou semi-condutor.

Γιο.2

Fig.3

Fig.5 Fig.ó

Fio.4 χ_