SK112486A3 - Procedure of the coat application on the objects by liquid spraying and device for carrying out this method - Google Patents

Description

Vynález sa týka spôsobu nanášania povlakov na predmety rozprašovaním kvapaliny v elektrostatickom poli so zníženým priestorovým nábojom, vytvoreným medzi rozprašovacou hlavicou a povliekaným predmetom, prúdom plynu vystupujúcim z rozprašovacej hlavice, pri ktorom prúd plynu vystupujúci z rozprašovacej hlavice zviera s prúdom rozprašovanej tekutiny uhol do 30°. Vynález sa tiež týka zariadenia na uskutočňovanie tohoto spôsobu, pozostávajúceho z elektrostatickej postrekovačej hlavy, z prívodného systému na prívod kvapaliny do postrekovačej hlavy, z prívodu vysokého napätia pripojeného k postrekovačej hlave na vytvorenie elektrického poľa v oblasti výstupu kvapa* liny z postrekovacej hlavy a z prívodnej sústavy na prívod prúdu plynu do postrekovacej hlavy.

Doterajší stav techniky

V GB-PS 1 569 707 sa navrhuje postrekovanie poľnohospodárskych kultúr pesticídnymi prostriedkami pomocou postrekovacej hlavy, na ktorú je privedené vysoké napätie, ktoré napomáha atomizácii kvapaliny na zhluk drobných kvapôčok s elektrickým nábojom. Toto zariadenie má mnoho výhod a môže sa výhodne využívať v širokých medziach postrekových podmienok, avšak pokiaľ sa pri tomto riešení vyžaduje vytváranie veľmi malých kvapôčok, je výrazne obmedzený výkon postrekovacej hlavy za jednotku času.

Hlavným faktorom, ktorý prispieva k obmedzeniu výkonu je priestorový náboj, ktorý vzniká v zhluku nabitých kvapôčok medzi postrekovacou hlavicou a cieľovou plochou. Tento priestorový náboj znižuje hodnotu elektrického poľa v blízkosti postrekovej hlavy a tým nepriaznivo ovplyvňuje podmienky postreku .

Vplyv priestorového náboja by bolo možné znížiť zvýšením rozdielu potenciálov medzi postrekovou hlavou a cieľovou plochou. Pri použití vyššieho napätia však vzniká nebezpečie ohrozenia pracovníkov a možnosť iskrenia, pričom môže dokonca dôjsť ku korónovému výboju, nehovoriac o tom, že by bolo nutné použiť oveľa výkonnejšie a tým aj väčšie a ťažšie generátory napätia, ktoré by už asi neboli prenosné.

Zníženie vplyvu priestorového náboja by bolo možné dosiahnuť taktiež zmenšením odstupu medzi postrekovou hlavou a postrekovanou plochou. V mnohých oblastiach použitia tohto zariadenia, napr. v poľnohospodárstve, je však táto vzdialenosť určovaná aj inými hľadiskami a s významnejšou redukciou odstupu preto nemožno prakticky počítať.

V US-PS 4 356 528 je opísané využitie prúdu vzduchu na ť

zlepšenie prenikania kvapaliny do postrekovaného priestoru. Prudký prúd vzduchu zanesie kvapôčky do medzier medzi jednotlivými rastlinami porastu a ich časťami, ktoré sú inak elektrostaticky tienené. Pri vyšších rýchlostiach prúdenia vzduchu si vzduch v poraste vytvára ďalšie priechody, ktorými sa postrekovaná kvapalina dostáva takmer ku všetkým častiam rastlín. V tomto spise sa však prúd vzduchu spája s prúdom kvapôčok v určitej vzdialenosti od postrekovacej hlavy a prakticky až potom, kedy už kvapôčky prenikli z rozprašovacieho elektrostatického poľa medzi postrekovacou hlavou a intenzifikačnou elektródou smerom k cieľu postreku. Vzhľadom na to, že rozprašovacie elektrické pole vzniká na základe rozdielov napätí medzi postrekovacou hlavou a intenzifikačnou elektródou a tiež preto, že využitie prúdu vzduchu nijako neznižuje priestorový náboj v bezprostrednej blízkosti postrekovacej hlavy a intenzifikačnej elektródy.

Sú známe aj elektrostatické postrekovače, ktoré využívajú prúdu vzduchu k rozprašovaniu kvapaliny a vysokých hodnôt napätí na nabitie kvapôčok kvapaliny elektrostatickým náboje^ Boli už taktiež navrhnuté elektrostatické postrekovacie zariadenia, v ktorých sa využíva kombinácia elektrických síl a prú du vzduchu na rozstrekovanie kvapaliny. V týchto zariadeniach sa však nevytvárajú súvislé lúče kvapaliny na výstupe z postrekovače j hlavy a vzduchu sa využíva u týchto známych riešení k roztriešteniu väčších kvapiek, vytvorených elektrostatickým účinkom.

Ďalším problémom známych elektrostatických postrekovačov pracujúcich s prúdom vzduchu je skutočnosť, že nečistoty a aj samotná kvapalina sa usadzujú na postrekovačej hlave alebo v blízkosti elektród a rušia rozprašovanie kvapaliny. Ukazuje sa teda potreba vyriešiť takú konštrukčnú úpravu, ktorá by bránila usadzovaniu kvapaliny alebo nečistôt.

Úlohou vynálezu je preto vyriešiť konštrukciu postrekového zariadenia, u ktorého by sa dosiahlo zníženia priestorového náboja najmä v oblasti postrekovej hlavy, aby bolo možné vytvárať malé kvapôčky pri rovnakom prietoku kvapaliny alebo zvýšenia prietoku pri zachovaní rovnakej veľkosti vytváraných kvapôčok.

Podstata vynálezu

Táto úloha je vyriešená spôsobom nanášania povlakov na predmety rozprašovaním kvapaliny v elektrostatickom poli so zníženým priestorovým nábojom podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že sa udržuje o 5 % až 100 % väčšia rýchlosť prúdu plynu na výstupe z rozprašovacej hlavice oproti rýchlosti prúdu rozprašovanej tekutiny na výstupe z rozprašovacej hlavice, tlak plynu sa udržuje na hodnote najviac 1,8 kPa a rozdiel medzi prvým potenciálom priradeným tekutine a druhým potenciálom privedeným na cieľový predmet alebo na aspoň jednu vstavanú elektródu sa udržuje najmenej 5 kV.

V konkrétnom výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa pri nanášaní kvapaliny na cieľový predmet, ktorý je uzemnený, prvý potenciál udržuje na hodnote do 20 kV a druhý potenciál je rovný alebo blízky potenciálu zeme. V alternatívnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa pri nanášaní kvapaliny na uzemnený cieľový predmet udržuje prvý potenciál na hodnote medzi 25 až 50 kV a druhý potenciál je 10 až 40 kV.

Podstata zariadenia na uskutočňovanie tohoto spôsobu spočíva v tom, že postrekovacia hlava je vybavená otvormi alebo prstencovou štrbinou na výstup kvapaliny a najmenej jednou vstavanou elektródou umiestnenou z vonkajšej strany otvorov alebo prstencovej štrbiny.

V alternatívnom uskutočnení zariadenia podľa vynálezu je postrekovacia hlava vybavená otvormi alebo prstencovou štrbinou na výstup kvapaliny a najmenej jednou vstavanou elektródou umiestnenou vo vnútri skupiny otvorov alebo uprostred prstencovej štrbiny.

Ešte v inom alternatívnom uskutočnení zariadenia podľa vynálezu je postrekovacia hlava lineárna a je vybavená lineárnym kanálkom na kvapalinu alebo rozprašovacou hranou a dvoma elektródami umiestnenými v odstupe od seba.

Začlenením nabitých kvapôčok do prúdu plynu, ktorý smeruje k postrekovanej cieľovej ploche, sa zvyšuje rýchlosť pohybu týchto nabitých kvapôčok od postrekovačej hlavy k cieľovej ploche a tým sa tiež zvyšuje pomer medzi rýchlosťou tvorby týchto kvapôčok a počtu kvapôčok vo vzduchu a v oblasti medzi postrekovou hlavou a cieľovou plochou, najmä v bezprostrednej blízkosti postrekovej hlavy. Takto sa dosahuje odpovedajúce zníženie priestorového náboja, nutného na dosiahnutie stálej rýchlosti tvorby týchto kvapôčok alebo je možné zvýšiť prietok kvapaliny, z ktorej sa tvoria kvapôčky.

Použitie prúdu plynu na zníženie vplyvu priestorového náboja a tým na zlepšenie rozprášenia má aj tú výhodu, že postrek lepšie preniká do elektrostaticky tienených plôch cieľovej plochy. Prudký prúd vzduchu zanesie kvapôčky do medzier medzi jednotlivými rastlinami porastu a ich časťami, ktoré sú inak elektrostaticky tienené. Pri vyšších rýchlostiach prúdenia vzduchu si vzduch vytvára v priestore ďalšie priechody, ktorými sa postreková kvapalina dostáva takmer ku všetkým častiam rastlín. Vzhľadom na to, že rozprašovacie elektrické pole vzniká na základe rozdielu napätí medzi postrekovacou hlavou a intenzifikačnou elektródou a vzhľadom na to, že využitie prúdu vzduchu nijako neznižuje priestorový náboj v bezprostrednej blízkosti postrekovačej hlavy a intenzifikačnej elektródy .

Pri znížení priestorového elektrostatického náboja prúdom vzduchu alebo iného plynu sa dá rozprašovať rad rôznych druhov kvapalín. Pomer elektrostatického náboja k hmotnosti vytváraných kvapiek pri elektrostatickej atomizácii závisí na veľkosti kvapiek a na fyzikálnych vlastnostiach kvapaliny. Pomer elektrostatického náboja k hmotnosti kvapiek je väčší pri malých kvapkách a kvapalinách s nízkou viskozitou. Použitie plynu k podstatnému zníženiu priestorového náboja umožňuje používať na postreku i kvapaliny s merným odporom až 5 x 10® ohm.cm pri prijateľnej rýchlosti prietoku.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie objasnený pomocou príkladov uskutočnenia, zobrazených na výkresoch, kde znázorňuje:

obr. 1 osový pozdĺžny rez prvým príkladným uskutočnením postrekovacieho zariadenia podľa vynálezu, obr. 2 osový pozdĺžny rez druhým príkladným uskutočnením postrekovacieho zariadenia, obr. 3 osový pozdĺžny rez tretím príkladným uskutočnením postrekovacieho zariadenia, obr. 4 a 5 grafické znázornenie jednak typického objemového rozloženia priemeru kvapiek (VMD) a jednak početného rozloženia priemeru kvapiek (NMD) v prúde kvapaliny rozprašovanej zariadením podľa vynálezu, znázorneným na obr. 3, obr. 6 a 7 grafické znázornenie jednak typického objemového rozloženia priemeru kvapiek (VMD) a jednak početného rozloženia priemeru kvapiek (NMD) v prúde kvapaliny rozprašovanej zariadením podlá stavu techniky, obr. 8 a 9 grafické znázornenie jednak typického objemového rozloženia priemeru kvapiek (VMD) a jednak početného rozloženia priemeru kvapiek (NMD) v prúde kvapaliny rozprašovanej zariadením, pri ktorom sa využíva účinok prudkého prúdu vzduchu na rozprašovanie kvapaliny, obr. 10 graf znázorňujúci vzťah medzi rozmerom kvapôčok a rýchlosťou prietoku u zariadenia podľa obr. 3 a obr. 11 graf uvádzajúci zníženie rozmeru kvapiek v závislosti na rýchlosti prúdu vzduchu u zariadenia podľa obr. 2.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zariadenie na nanášanie povlakov na predmety rozprašovaním kvapaliny v elektrostatickom poli so zníženým priestorovým nábojom, vytvoreným medzi rozprašovacou hlavicou a‘povliekaným predmetom, zobrazené na obr. 1, je tvorené jednoduchým postrekovacím zariadením s prstencovou elektrostatickou postrekovacou hlavou 1, ktorá je upevnená na spodnom konci nosnej rúrky 2 pomocou držiaka 12· Postrekovacia hlava 1 pozostáva z dvoch súosých rúrkových dielov 5, 7 z vodivého alebo polovodivého materiálu, napríklad z hliníka. Medzi oba rúrkové diely 5, 7 ústi prívodná trubička 9 na prívod postrekovej kvapaliny do rozvádzacieho kanálika 11. z ktorého sa postreková kvapalina rozvádza rovnomerne do prstencovej štrbiny 13 medzi oboma rúrkovými dielmi 5/ 2· Vnútorný rúrkový diel Z presahuje v tomto príkladnom uskutočnení v axiálnom smere cez koniec vnútorného rúrkového dielu 7 a vytvára na svojom konci výstup pre kvapalinu vo forme rozprašovacej hrany 15.

Konštrukčné prvky postrekovej hlavy 1 sú spojené s neznázorneným zdrojom vysokého napätia káblom 17, pričom nosná rúrka 3. a držiak 19 sú vytvorené z elektricky izolačného materiálu a s horným koncom nosnej rúrky 2 je spojená výstupná strana neznázorneného čerpadla na dodávku postrekovacej kvapaliny.

Pri uskutočňovaní postreku je postrekovacia hlava 1 zariadenia podlá vynálezu nesená v malom odstupe nad postrekovanou plochou, ktorá má byť uzemnená alebo je tvorená priamo terénom. Kvapalina sa privádza do postrekovačej hlavy 1 prívodnou trubičkou 2 a na vonkajší rúrkový diel 5 sa privedie vysoké elektrické napätie. Vnútrajškom nosnej rúrky 3. sa privádza vzduch s tlakom nižším ako 275,8 kPa, najmä nižším ako 159,7 kPa, pričom tento prúd vzduchu prúdi okolo vonkajšej strany postrekovej hlavy 1 a prichádza s ňou do styku najmä v oblasti rozprašovacej hrany 15, pozdĺž ktorej vyteká postrekovacia kvapalina z postrekovačej hlavy 1. Rýchlosť pohybu kvapaliny v prívodnej trubičke 9 je malá.

Ak nie je vonkajší rúrkový diel 5 pod napätím, kvapalina len odkvapkáva z rozprašovacej hrany 15. Privedením elektrického napätia na vonkajší rúrkový diel 5 sa na rozprašovacej hrane 15 vytvorí elektrické pole, ktoré má dostaťočne vysokú hodnotu k tomu, aby postrekovacia kvapalina opustila rozprašovaciu hranu 15 vo forme sústavy nabitých lúčov kvapaliny, z ktorých každý je v okamžiku výstupu súvislým lúčom kvapaliny a ktoré sú rozmiestnené rovnomerne po obvode postrekovačej hlavy 1. V krátkom čase po opustení rozprašovacej hlavy 15 sa súvislý lúč kvapaliny rozpadá na jednotlivé kvapôčky s elektrickým nábojom.

Prúd vzduchu prechádza okolo rozprašovacej hrany 15 postrekovače j hlavy 1, kde je vytvorené silné elektrické pole. Prúd vzduchu smeruje dole, to znamená v podstate rovnobežne so smerom, v ktorom vychádza z postrekovačej hlavy 1 kvapalina, pričom množstvo privádzaného vzduchu a jeho rýchlosť sú dostatočné, aby kvapky kvapaliny s elektrickým nábojom boli odnášané z oblasti silného elektrického póla a aby bolo zmenšené vytváranie priestorového elektrického náboja.

Na obr. 2 je zobrazené druhé príkladné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu, ktorého postrekovacia hlava 31 pozostáva z dvoch súosých rúrkových dielov 25, 37, z ktorých vnútorný rúrkový diel 37 je zakončený rozprašovacou hranou 45 a medzi oboma rúrkovými dielmi 25/ 21 je vytvorený rozvádzači kanálik na rozvádzanie kvapaliny do celého obvodu prstencovej štrbiny 42, ktorej vonkajšie ústie tvorí výstup postrekovej hlavy 31 podobne ako v prvom príklade zobrazenom na obr. 1. V strede postrekovej hlavy 31 je umiestnená intenzifikačná elektróda 47, ktorá je súosá s postrekovacou hlavou 31 a ktorej vonkajší koniec je uložený v bezprostrednej blízkosti rozprašovacej hrany 45.

Postrekovacia hlava 31 je upevnená na jednom konci rúrkového izolačného telesa 42/ vo vnútri ktorého sa nachádza stredný držiak 51, na ktorom je upevnená intenzifikačná elektróda 47.

Na prstencový rozvádzači kanálik 41 je napojená prívodná trubička 53 ak vonkajšiemu rúrkovému dielu 35 je pripojená

K základná vetva 55 elektrického kábla, ktorý je svojim druhým koncom pripojený k neznázornenému zdroju vysokého napätia, pričom zo základnej vetvy 55 elektrického kábla je oddelená odbočujúca vetva 57 kábla, ktorá je súčasťou odbočného obvodu vysokého napätia a ktorý je spojený s intenzifikačnou elektródou 47.

V izolačnom telese 49 postrekovačej hlavy 31 je uložený elektromotor 52/ na ktorého hriadeli je upevnená vrtuľka 51, pričom do elektromotora 59 sa privádza elektrický prúd z neznázorneného zdroja s nízkym napätím druhou kábelovou odbočkou 63.

Pri použití tohoto druhého príkladového uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu sa na postrekovaciu hlavu 21 privedie základnou vetvou 55 kábla prvé napätie základnej vetvy 55 kábla a druhé nižšie napätie sa privedie na intenzifikačnú elektródu 47 prvou kábelovou odbočkou 57. Postrekovacia kvapalina sa dopravuje do postrekovačej hlavy 31 prívodnou trubičkou 52·

Postreková kvapalina sa privádza malou rýchlosťou a ak nie je intenzifikačná elektróda 47 pripojená k niektorému zo zdro jov elektrického napätia, sú sily povrchového napätia kvapaliny dostatočne veľké na prerušovanie výtoku kvapaliny, ktorá sa tak oddeľuje od postrekovacej hlavy 31 vo forme jednotlivých samostatných kvapiek a nie vo forme prúdu alebo lúča kvapaliny. Privedením napätia na intenzifikačnú elektródu 47 a vytvorením elektrického poľa v oblasti rozprašovacej hrany 45 sa dosiahne to, že postreková kvapalina vyteká z postrekovacej hlavy 31 vo forme prstencovej sústavy tenkých od seba oddelených lúčov kvapaliny. Akonáhle sa tieto lúče kvapaliny vzdialia od rozprašovacej hrany 45, dochádza k rozpadu jednotlivých súvislých lúčov na jednotlivé kvapôčky, z ktorých každá kvapôčka nesie elektrický náboj. Po privedení elektrického prúdu do elektromotora 59 začne prúdiť okolo vonkajšej strany izolačného telesa 49 prúd vzduchu a taktiež prstencovou medzerou medzi intenzifikačnou elektródou 47 a rozprašovacou hranou 45, kde je vytvorené silné elektrické pole. Týmto prúdom vzduchu sú unášané kvapôčky kvapaliny s elektrickým nábojom k cieľovej postrekovanej ploche.

V treťom príklade uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu, zobrazenom na obr. 3, je znázornená v osovom pozdĺžnom reze postrekovacia hlava 71, ktorá je upevnená vo vnútri izolačnej vzduchovej skrine 73.

Postrekovacia hlava 71 obsahuje dve vzájomne od seba oddialené a paralelne usporiadané doštičky 75, 77 z vodivého alebo polovodivého materiálu, medzi ktorými je vytvorená priama štrbina 79 na výstup kvapaliny. Na hornej strane tejto priamej štrbiny 79 je vytvorený rozvádzači kanálik 81. ktorý je spojený prívodnou trubičkou 83 s neznázornenou zásobnou nádržou na kvapalinu. Prvá doštička 75 siaha o niečo nižšie než druhá doštička 77 a na jej spodnom okraji je vytvorená priama rozprašovacia hrana 85.

S touto postrekovacou hlavou 71 sú spojené dve lineárne elektródy 87 na intenzifikáciu poľa, ktoré sú umiestnené vzájomne rovnobežne na dvoch protiľahlých stranách od rozprašovacej hrany 85, od ktorej sú nepatrne vzdialené.

Každá z elektród 87 na intenzifikáciu elektrického poľa má jadro z vodivého alebo polovodivého materiálu a tieniaci plášť z materiálu s veľkou dielektrickou pevnosťou a dostatočným merným odporom, aby sa zamedzilo iskreniu medzi elektródami 87 a postrekovacou hlavou 71, a vnútorný odpor dostatočne malý, aby bolo možné náboj hromadiaci sa na povrchu tieniaceho plášťa odvádzať materiálom plášťa smerom k jadru.

Prvá doštička 75 postrekovacej hlavy 71 je spojená káblom 89 s neznázorneným generátorom vysokého napätia, s ktorým sú ďalšími káblami spojené aj obe elektródy £7.

Pri postreku sa kvapalina privádza do trysky postrekovacej hlavy 71 a do jeho rozvádzacieho kanálika 81 prívodnou trubičkou 83 a preteká priamou štrbinou 79 k rozprašovacej hrane 85. Na prvú doštičku 75 je privedené prvým káblom prvé napätie

A* , ktoré je menšie ako druhé napätie Y₃, ktoré je privedené na obe elektródy 87, zatiaľ čo cieľová plocha, ktorá nie je zobrazená a ktorá sa nachádza pod postrekovacou hlavou Z1 a oboma elektródami 87, je udržovaná na potenciáli zeme. Kvapalina vedená pozdĺž rozprašovacej hrany 85 postrekovacej hlavy 71 vytvára pozdĺž tejto rozprašovacej hrany 85 radu samostatných a od seba vzdialených lúčov kvapaliny. Kvapalina v každom z týchto súvislých lúčov sa začne už po krátkej dráhe oddeľovať od seba a rozpadať sa na kvapky.

Ak sa vháňa do izolačnej vzduchovej skrine 73 vzduch, prechádza potom pomerne veľkou rýchlosťou medzerami medzi rozprašovacou hranou 85 a oboma elektródami 87. kde je vytvorené silné elektrické pole. Nabité častice kvapaliny sú strhávané z tejto oblasti silného elektrického poľa dole od postrekovacej hlavy 71 a smerom k cieľovej ploche.

Z konštrukčných princípov jednotlivých príkladových uskutočnení je zrejmé, že aj zariadenie podľa obr.1 by mohlo byť vybavené elektródou na intenzifikáciu elektrického póla. Táto elektróda v prstencovom uskutočnení by mohla byť uložená radiálne smerom dovnútra od rozprašovacej hrany 15, podobne ako je tomu u elektródy 47 zariadenia podía obr. 2, alebo radiálne smerom von od rozprašovacej hrany 15. V niektorých prípadoch je možné použiť i dve elektródy, z ktorých jedna je z vonkajšej strany a druhá z vnútornej strany rozprašovacej hrany.

Podobne je možné modifikovať príkladné uskutočnenie z obr. 3 v tom zmysle, že je vybavené len jednou elektródou 87 alebo je možné elektródy na intenzifikáciu poľa úplne vypustiť ako je to znázornené na obr. 1.

V každom zo zobrazených príkladných uskutočnení je však kvapalina vytekajúca z postrekovej hlavy vystavená pôsobeniu elektrického póla, ktoré sa vytvorí prívodom prvého elektrického napätia na vodivú alebo polovodivú časť postrekovačej hlavy alebo na elektródu nachádzajúcu sa na postrekovacej hlave, vytvorenej z nevodivého materiálu, súčasným udržovaním od- ** lišného napätia na cieľovej ploche postreku, obyčajne na potenciáli zeme. V niektorých príkladoch sa ešte využívajú elektródy, ktoré zintenzívňujú elektrické pole a ktoré sa udržiavajú na ďalšom odlišnom napätí.

Ak postrekovacou hlavou neprechádza prúd vzduchu, má napätie pripojené na elektródu zvyčajne hodnotu -20 kV a napätie na postrekovacej hlave je zvyčajne -30 kV. Záporne nabité častice sú priťahované k elektróde, avšak oveľa viac sú priťahované k uzemnenej cieľovej ploche. Elektrický náboj z tých kvapiek, ktoré dopadli na elektródu, prechádza odporom s vysokou hodnotou, napríklad okolo 10 Ohmov, ktorým je spojený výstup generátora, dodávajúceho elektrické napätie na elektródu, so zemou. Ak je napätie na elektróde a postrekovacej hlave znížené, ale ich rozdiel zostáva rovnaký, dochádza k zvýšeniu počtu kvapiek zostávajúcich na elektróde až do tej miery, že dochádza k neúnosnej kontaminácii. Ak prúdi vzduch postrekovacou hlavou, je možné dosiahnuť uspokojujúce výsledky pri hodnotách -10 kV na postrekovacej hlave a 0 kV na elektróde.

V ďalšom príkladovom uskutočnení zariadenia podľa vynálezu sa elektróda udržuje na napätí +10 kV a postrekovacia hlava je len uzemnená. V kvapaline vystupujúcej z postrekovačej hlavy je indukovaný záporný náboj a v kvapaline na rozprašovacej hrane postrekovačej hlavy je možné predpokladať zrkadlový” náboj, ktorého hodnota odpovedá približne veľkosti náboja, ktorý by vznikol privedením napätia -10 kV na rozprašovaciu hranu. Záporne nabité kvapky sú silno priťahované ku kladnej elektróde a za obyčajných podmienok by sa na nej usadzovali, avšak vzhľadom k tomu, že sú strhávané prúdom vzduchu, sú odvádzané z blízkosti elektródy. Ak prúd vzduchu trochu zoslabne a dovolí určitý vlastný pohyb nabitých častíc, sú už tieto častice dostatočne vzdialené a nemôžu byť už preto priťahované k elektróde, ale sú prednostne priťahované k uzemnenej cieľovej ploche.

Elektróda na intenzifikáciu poľa môže byť udržiavaná pod napätím -10 kV, takže vznikajú kladne nabité kvapky.

K

Zariadením podľa vynálezu prechádza vzduch paralelne alebo v podstate paralelne s prúdom kvapaliny, ktorá vystupuje z postrekovačej hlavy. Uhol zovretý medzi prúdom vzduchu a prúdom kvapaliny v mieste výstupu z postrekovacej hlavy môže byť až do 30°.

U zariadenia podľa vynálezu neruší prúd vzduchu tvorbu lúčov kvapaliny ani nasledujúci rozpad týchto lúčov na kvapky. Dôležitým predpokladom správneho rozpadu lúčov na kvapky je skutočnosť, že primárne kvapky majú rovnakú veľkosť, ktorá odpovedá priemeru lúča. Tento vzťah medzi veľkosťou kvapiek a priemerom lúča je opísaný v publikácii Adraiana G. Baileyho, Sci. Prog. oxf 1974, 61, str. 555-581. Okrem týchto primárnych kvapiek sa niekedy tvoria aj sekundárne kvapôčky, ktorých priemer je podstatne menší. Postrekovače podľa vynálezu teoreticky vytvárajú lúče rovnakého priemeru, ktoré sú rovnomerne rozmiestnené pozdĺž rozprašovacej hrany takže je možné získať monodisperzné spektrum rozmerov primárnych častíc. Prakticky sa však veľkosti kvapiek pohybujú v určitých malých toleranciách a rozdiely sú spôsobené malými zmenami rozloženia elektrického poľa a rôznymi prietokmi kvapaliny v rôznych mies tach výtokových štrbín, avšak rozsah zmien veľkostí je velmi malý.

Na obr. 4 je graficky znázornené jednak typické objemové rozloženie (VMD) priemeru kvapiek a jednak početné rozloženie (NMD) priemeru kvapiek v prúde kvapaliny rozprašovanej zariadením podía vynálezu, zobrazeným v príklade na obr. 3. Toto postrekovacie zariadenie má lineárnu trysku s priamou výstupnou štrbinou, ktorá má dĺžku 50 cm a je uzemnená, pričom touto tryskou preteká rozprašovaná kvapalina s prietokom

1,8 ml/sec, pričom intenzifikačné elektródy sú udržované na napätí -10 kV. Na obr. 5 je znázornené graficky obdobné rozloženie priemeru kvapiek, dosahované u zariadenia, ktorého elektrickým poľom neprechádza prúd vzduchu, tryská je udržovaná na napätí -30 kV a intenzifikačná elektróda je udržovaná na napätí -20 kV. Skutočnosť, že rozloženie priemeru kvapiek u po- *· streku využívajúceho prúd vzduchu je podobné rozloženie priemeru kvapiek v prúde kvapaliny vychádzajúcej zo zariadenia využívajúceho prúd vzduchu svedčí o tom, že prúd vzduchu nijako neruší tvorbu lúčov a ich rozpad na jednotlivé kvapky. Na obr. 6 je oproti tomu graficky zobrazené typické objemové a početné rozloženie priemeru kvapiek, dosahované pri postrekovacích zariadení, využívajúcich na rozprašovanie kvapaliny stretávajúce sa a krížiace sa prúdy vzduchu a lúčov kvapaliny.

Na zabezpečenie toho, aby prúd vzduchu nerušil tvorbu jednotlivých súvislých lúčov vody a následný rozpad lúčov na jednotlivé kvapky, je postrekovacia hlava zariadenia s výhodou upravená tak, že kvapalina sa vystrekuje väčšinou v smere k cieľovej ploche postreku a smer prúdu vzduchu je v podstate rovnobežný s lúčmi kvapaliny. Postrekovaciu hlavu je možné usporiadať aj tak, že kvapalina je vystrekovaná v podstate radiálne smerom k cieľovej oblasti a prúd vzduchu je priamo smerovaný na cieľovú oblasť. Toto riešenie má však nevýhodu spočívajúcu v tom, že nie je možné vyhnúť sa vzniku vírenia v blízkosti postrekovacej hlavy, ktoré ruší pokojný priebeh rozprašovania a je preto nutné presne nastaviť prietok vzduchu na dosiahnutie uspokojivých výsledkov prevádzky zariadenia.

Pri zariadení podľa vynálezu je rýchlosť prúdu vzduchu rozhodujúcim faktorom pre dosiahnutie zlepšeného rozprašovania kvapaliny. Aby bolo možné pomocou prúdu vzduchu podstatne znížiť priestorový náboj, mal by mať prúd vzduchu také vlastnosti, aby dával kvapkám vystupujúcim z postrekovačej hlavy veľké zrýchlenie. Ak je rýchlosť prúdu pohybu vzduchu menšia ako je rýchlosť pohybu kvapiek , dôjde len k malému zníženiu priestorového náboja a k celkom zanedbateľnému zlepšeniu rozprášenia kvapaliny. Ak je rýchlosť prúdu vzduchu na úrovni rýchlosti pohybu kvapiek, dôjde už k väčšiemu zníženiu priestorového náboja a k významnému zlepšeniu rozprášenia. Ak je rýchlosť prúdu vzduchu podstatne vyššia ako rýchlosť kvapôčok, ktorá by sa dosiahla bez pôsobenia prúdu vzduchu, je vplyv na priestorový náboj natoľko veľký, že sa celkom odstráni nepriaznivý účinok náboja na rozprašovanie kvapaliny a dosiahnu sa optimálne výsledky.

*·

Na obr. 7 je graficky znázornené zlepšenie činnosti zariadenia prejavujúce sa najmä zmenšením veľkosti kvapôčok pri danom prietoku kvapaliny postrekovačom z obr. 3, u ktorého je vzduch na vytváranie prúdu vzduchu dodávaný v množstve 10 m³/min., pričom sa uskutočnilo porovnanie s rovnakým zariadením, ale bez prívodu vzduchu. V oboch týchto testoch bola použitá priama tryská s napätím 40 kV, na intenzifikačnej elektróde bolo udržiavané napätie 20 kV a tryská bola vzdialená 40 cm od cieľovej oblasti.

V zariadení podľa obr. 1, pri ktorom sa nepoužila intenzifikačná elektróda, bol rozdiel medzi napätím na postrekovačej hlave a na cieľovej ploche, ktorá bola uzemnená, dostatočne veľký pre vznik elektrického poľa, potrebného na rozprašovanie kvapaliny na výstupe z postrekovacej hlavy do sústavy lúčov kvapaliny, ktoré sa postupne rozpadajú na jednotlivé kvapôčky, ktoré sú nesené prúdom vzduchu k cieľovej postrekovanej ploche. Prvé napätie má zvyčajne hodnotu 50 kV alebo i viac, presná hodnota je závislá na odstupe postrekovacej hlavy od cieľovej plochy.

V zariadení podlá príkladov na obr. 2a 3 sa v blízkosti postrekovačej hlavy nachádzajú intenzifikačné elektródy, ktoré zosilňujú elektrické pole a zariadenia sú preto vybavené prostriedkami na privedenie požadovaných napätí na tieto intenzifikačné elektródy. Pri zariadení tohoto druhu je rozdiel medzi prvým napätím na postrekovačej hlave a druhým napätím na intenzifikačnej elektróde dostatočne veľký na tvorbu rozprašovacieho elektrického poľa na výstupe z postrekovačej hlavy, dochádza k rozprášeniu kvapaliny, ktorá sa potom privádza vo forme rovnomerných kvapôčok na cieľovú postrekovanú plochu podobne ako v predchádzajúcich príkladoch. Ak je cieľ uzemnený, môže byť prvé napätie napríklad 30 kV a druhé napätie 20 kV. V tomto prípade vyvolávajú elektrostatické sily zrýchlenie pohybu kvapôčok prúdom vzduchu v smere k cieľovej ploche. V alternatívnom uskutočnení môže byť prvé napätie rovnako nulové ako na cieľovej ploche, zatiaľ čo druhé napätie má hodnotu 10 kV. V takomto prípade sa kvapalina dopravuje v íaminárnom prúde proti elektrostatickým silám prúdom vzduchu k cieľu a v záverečnej fázy svojej dráhy sú kvapôčky už opäť priťahované elektrostatickými silami na cieľovú plochu.

Zariadenie je na obr. 1 až 3 znázornené v polohe, odpovedajúcej uskutočňovaniu postreku zhora nadol. Tieto zariadenia však môžu byť používané na postrekovanie v ľubovoľnom smere.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob nanášania povlakov na predmety rozprašovaním kvapaliny v elektrostatickom poli so zníženým priestorovým nábojom, vytvoreným medzi rozprašovacou hlavicou a povliekaným predmetom, prúdom plynu vystupujúcim z rozprašovacej hlavice, pri ktorom prúd plynu vystupujúci z rozprašovacej hlavice zoviera s prúdom rozprašovanej tekutiny uhol do 30°, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť prúdu plynu na výstupe z rozprašovacej hlavice sa oproti rýchlosti prúdu rozprašovanej tekutiny na výstupe z rozprašovacej hlavice udržuje väčšia o 5 až 100 %, tlak plynu sa udržuje najviac na hodnote 1,8 kPa a rozdiel medzi prvým potenciálom priradeným tekutine a druhým potenciálom privádzaným na cieľový predmet alebo na aspoň jed- *· nu vstavanú elektródu je najmenej 5 kV.
2. 2. Spôsob podľa nárokul, vyznačujúci sa tým, že pri nanášaní kvapaliny na cieľový predmet, ktorý je uzemnený, sa prvý potenciál udržuje na hodnote do 20 kV a druhý potenciál je rovný alebo blízky potenciálu zeme.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že pri nanášaní kvapaliny na cieľový predmet s napätím sa prvý potenciál udržuje na hodnote medzi 25 až 50 kV a druhý potenciál na hodnote od 10 do 40 kV.
4. 4. Zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3, pozostávajúce z elektrostatickej postrekovačej hlavy, z prívodného systému na prívod kvapaliny do postrekovačej hlavy, z prívodu vysokého napätia pripojeného k postrekovačej hlave na vytvorenie elektrického poľa v oblasti výstupu kvapaliny z postrekovacej hlavy a z prívodnej sústavy na prívod prúdu plynu do postrekovacej hlavy, vyzná17 čujúce sa tým, že postrekovacia hlava (1, 31) je vybavená prstencovou štrbinou (13, 43) na výstup kvapaliny a najmenej jednou vstavanou elektródou, umiestnenú z vonkajšej strany prstencovej štrbiny (13, 43) a súbežne s ňou.
5. 5. Zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3, pozostávajúce z elektrostatickej • postrekovačej hlavy, z prívodného systému na prívod kvapaliny do postrekovačej hlavy, z prívodu vysokého napätia pripojeného • k postrekovačej hlave na vytvorenie elektrického poľa v oblasti výstupu kvapaliny z postrekovačej hlavy a z prívodnej sústavy na prívod prúdu plynu do postrekovačej hlavy, vyznačujúce sa tým, že postrekovacia hlava (1, 31) je vybavená otvormi alebo prstencovou štrbinou (13, 43) na výstup kvapaliny a najmenej jednou vstavanou elektródou (47) *· umiestnenou vo vnútri skupiny otvorov alebo prstencovej štrbiny (13, 43).
6. 6. Zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3, pozostávajúce z elektrostatickej postrekovačej hlavy, z prívodného systému na prívod kvapaliny do postrekovačej hlavy, z prívodu vysokého napätia pripojeného k postrekovačej hlave na oblasti výstupu kvapaliny z vytvorenie elektrického poľa v postrekovacej hlavy a z prívodnej sústavy na prívod prúdu plynu do postrekovacej hlavy, vyznačujúce sa tým, že postrekovacia hlava (71) je lineárna a je vybavená priamou štrbinou (79) pre kvapalinu, rozprašovacou hranou (85) a dvomi elektródami (87) umiestnenými v odstupe od seba po oboch stranách rozprašovacej hrany (85).