CH624589A5

CH624589A5 -

Info

Publication number: CH624589A5
Application number: CH874877A
Authority: CH
Inventors: Ronald Alan Coffee
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1981-08-14
Also published as: NZ184555A; RO75479A; YU175977A; DE2731712A1; PT66771A; PH16577A; NL186065C; JPS5313651A; CS233702B2; IL52496A0; DE2731712C2; OA05708A; AU2679477A; KE3317A; HU182865B; BG28834A3; CA1071937A; DK152340C; IE45426B1; HK68183A

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektrostatischen Flüssigkeitszerstäuber gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, dass eine Flüssigkeit, die von einer elektrisch leitenden Fläche bei einer Spannung oberhalb oder unterhalb Erdpotential abgegeben wird, unter passenden Bedingungen in kleine Tröpfchen zerfällt, weil die der Flüssigkeit mitgeteilte elektrische Ladung der Oberflächenspannung entgegenwirkt. Die elektrische Aufladung der nach der Zerstäubung entstehenden Tröpfchen hängt teilweise von der elektrischen Feldstärke an der leitenden Fläche ab.

Bei den bekannten Zerstäubungsvorrichtungen, insbesondere in elektrostatischen Farbspritzanlagen, hat man die Feldstärke an der leitenden Fläche dadurch möglichst gross gemacht, dass eine Zerstäubungskante der leitenden Räche angeschärft wird; die leitende Fläche ist z.B. als scharfkantige rotierende Scheibe ausgebildet, von deren Kante die Farbe abgeschleudert wird. Ferner hat man das elektrische Potential der leitenden Fläche möglichst hoch, z.B. in die Grössenordnung von 60 bis 100 kV, hinaufgesetzt und schliesslich den geerdeten Auffänger, auf dem die Tröpfchen landen sollen, möglichst nahe an die leitende Fläche herangerückt, damit ein hohes Potentialgefälle erzielt wird. Die leitende Fläche und der Auf-s fänger stellen die Hauptgrenzflächen des elektrischen Feldes dar.

Diese Kombination von hoher Spannung und scharfkantigen leitenden Rächen bewirkt aber nun eine Ionisierung der umgebenden Luft durch Corona- bzw. Spitzenentladung. In-io folgedessen wird nicht der gesamte auf die leitende Fläche gegebene Strom ausgenutzt, um die Flüssigkeit aufzuladen. Die Corona-Entladung bewirkt also einen unnötigen Stromverlust und eine starke Erhöhung der von der Hochspannungsquelle aufzubringenden Stromstärke. Dies ist mit ein Hauptgrund für 15 den hohen Leistungsverbrauch derartiger Anlagen, die eine Stromversorgung aus billigen und leicht transportierbaren Spannungsquellen, z.B. Taschenlampenbatterien, verhindert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Flüssigkeitszerstäuber zu schaffen, bei welchem Corona-Entladungen weitgehend 20 vermieden werden und der zum Betrieb weniger elektrische Energie benötigt als bisher bekannte Zerstäuber.

Der erfindungsgemässe elektrostatische Flüssigkeitszerstäuber ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.

25 Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind weitere Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch 1 angegebenen Zerstäubers möglich.

Nachfolgend ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand beiliegender Zeichnung näher erläutert. In der Zeich-30 nung zeigen

Fig. 1 die schematische Seitenansicht eines,elektrostatischen Zerstäubers nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt der Zerstäubungsdüse nach Fig. 1, Fig. 3 eine Unteransicht der Zerstäubungsdüse nach Fig. 2, 35 Fig. 4 ein Schaltbild des Zerstäubers nach Fig. 1,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Spritzpistole nach der Erfindung,

Fig. 6 das Schaltbild der Spritzpistole nach Fig. 5,

Fig. 7 den Querschnitt einer Zerstäubungsdüse, bestehend 40 aus zwei konzentrischen Röhrchen,

Fig. 8 eine Unteransicht der Düse nach Fig. 7,

Fig. 9 den Querschnitt eines Zerstäuberkopfes mit ebener Fläche,

Fig. 10 eine Ansicht entsprechend Fig. 1 eines Zerstäubers 45 mit Ablenkelektrode,

Fig. 11 einen Querschnitt der Düse nach Fig. 10, Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines Zerstäuberkopfes mit Schlitzdüse,

Fig. 13 einen Querschnitt längs der Linie I—I in Fig. 12 so und

Fig. 14 eine Unteransicht eines Teils der Anordnung nach Fig. 12.

Der in Fig. 1 bis 4 dargestellte elektrostatische Zerstäuber besitzt ein Gestell in Form eines Kunststoffrohres 1, das zur 55 Aufnahme von sechzehn elektrischen Primärzellen 2 eingerichtet ist. An dem Rohr 1 ist ein Gleichspannungswandler 3 befestigt, der die Batteriespannung in eine Hochspannung von bis zu 20 kV mit einer Stromstärke von 200 fiA verwandelt. Ferner ist an dem Batterierohr ein Schalter 4 angebracht. Das 60 Rohr 1 hat an seinem vorderen Ende ein Auge 5 mit Innengewinde, das zur Aufnahme einer Flasche 6 für die zu zerstäubende Flüssigkeit dient. Am Unterteil des Auges 5 ist der Oberteil eines rohrförmigen Verteilers 7 befestigt, der aus isolierendem Kunststoff besteht und an seinem unteren Ende eine 65 Scheibe 8 (Fig. 2) aus dem gleichen Werkstoff trägt. Wie im einzelnen aus Fig. 2 hervorgeht, wird die Scheibe 8 von acht Kapillarröhrchen 9 aus Metall durchragt, welche die Zerstäuberdüse bilden. Die Kapillarröhrchen 9 sind mit einem blanken Metalldraht 10 verlötet, der seinerseits über eine Hoch

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spannungsleitung 11 mit der Hochspannungsklemme des Spannungswandlers 3 verbunden ist.

Der Verteiler 7 wird von einem umgestülpten Topf 12 aus isolierendem Kunststoff umgeben. Am Rand des Topfes 12 befindet sich ein Feldsteuerglied 13 in Form eines Metallrings, das über eine Erdleitung 14 geerdet ist. Der Topf 12 kann unter Reibung längs des Verteilers 7 verschoben werden.

Zum Fertigmachen des Zerstäubers wird die Flasche 6 mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit in das Auge 5 eingeschraubt, während der Zerstäuber umgekehrt wie in Fig. 1 gehalten wird. Danach wird der Zerstäuber wieder umgedreht, so dass die Flüssigkeit in den Verteiler 7 eintreten und unter der Einwirkung der Schwerkraft aus den Kapillarröhrchen 9 heraustropfen kann. Der Zerstäuber wird dann mittels des als Handgriff dienenden Rohres 1 an die zu besprühenden Gegenstände herangeführt. Durch Betätigung des Schalters 4 werden die Kapillarröhrchen 9 mittels des Spannungswandlers 3 gleichzeitig mit der gleichen Hochspannung versorgt. Dadurch wird die aus den Röhrchen austretende Flüssigkeit zerstäubt und elektrostatisch aufgeladen.

Wenn das Feldsteuerglied 13 über die Erdleitung 14 geerdet ist, bewirkt das elektrostatische Feld rund um die Kapillarröhrchen 9 eine Verbesserung der Zerstäubung und des Abstrahlwinkels, selbst wenn das Potential an der Zerstäubungsdüse nur etwa 10 bis 15 kV beträgt, wobei es auf das Vorzeichen der Hochspannung nicht ankommt. Ferner beschränkt sich dank der engen Nachbarschaft des Feldsteuergliedes 13 mit der Zerstäubungsdüse die aus dem Spannungswandler 3 entnommene Strommenge im wesentlichen auf den Ladungsaustausch zwischen den Kapillarröhrchen 9 und der zerstäubten Flüssigkeit und ist deswegen ausserordentlich gering.

Typisch beträgt die Ladungsdichte der zerstäubten Flüssigkeit etwa 1 X 10~3 Coulomb/1. Bei einem Flüssigkeitsverbrauch von z.B. 1 x 10-3 1/sek beträgt der Stromverbrauch also nur 1 x IO-6 A; das ergibt bei einer Hochspannung von 1 x IO3 V eine Ausgangsleistung von nur 1 x IO-3 W. Bei diesem geringen Leistungsverbrauch kann die Lebensdauer der Primärzellen 2 Hunderte von Stunden betragen.

Um das Feldsteuerglied 13 ganz oder nahezu auf Erdpotential zu halten, muss die Erdleitung 14 tatsächlich den Boden oder einen anderen Körper geringen Potentials und hoher Kapazität berühren. Bei einem tragbaren Gerät wie in Fig. 1 reicht es aus, wenn man die Erdleitung 14 schleifen lässt, so dass sie dauernd oder jedenfalls von Zeit zu Zeit die Erde berührt. Kurzzeitig kann der Zerstäuber auch ohne Berührung der Erdleitung 14 mit der Erde verwendet werden, ohne dass die Zerstäubungseigenschaften sich merklich ändern. Erst allmählich nimmt die Leistung des Gerätes deutlich ab.

Durch Verschieben des Topfes 12 längs des Verteilers 7 lässt sich die Lage des Feldsteuergliedes 13 hinsichtlich der Kapillarröhrchen 9 derart verändern, dass die besten Zerstäubungseigenschaften in Übereinstimmung mit der Potentialdifferenz zwischen dem Feldsteuerglied 13 und den Kapillarröhrchen 9 sowie anderen Einflussgrössen wie dem elektrischen Widerstand der Flüssigkeit erreicht werden.

Das beschriebene Gerät wurde mit verschiedenen Flüssigkeiten und verschiedenen Auffangflächen geprüft.

In einem ersten Test wurde der Zerstäuber verwendet, um eine Farbstofflösung auf Acrylbasis (spezifischer Widerstand etwa 1 x 107 Ohmcm) auf eine ebene Fläche und auf ein Metallrohr aufzusprühen. In beiden Fällen ergab sich eine befriedigende Zerstäubung, wobei der bekannte Effekt der elektrostatischen Rundumbedeckung deutlich sichtbar wurde.

In einem zweiten, im Freien durchgeführten Test wurde ein flüssiges Insektizid (spezifischer Widerstand etwa 5 x 108 Ohmcm) elektrostatisch gegen eine Reihe geerdeter, vertikal aufgestellter Metallrohre gesprüht. Die Metallrohre hatten je einen Durchmesser von 25 mm und waren in Windrichtung in Abständen von 1 bis 15 m von dem Zerstäuber aufgestellt; die

Flüssigkeit wurde in einer Höhe von etwa 1 m über Grund zerstäubt. Es wurde ein Vergleich mit einer handelsüblichen mechanischen Zerstäubungsvorrichtung für landwirtschaftliche Zwecke durchgeführt; in letzterer erfolgt die Zerstäubung durch eine ungeladene umlaufende Scheibe.

Es wurde gefunden, dass die Tröpfchen aus dem elektrostatischen Zerstäuber gleichmässiger auf allen Metallrohren niedergeschlagen wurden als diejenigen aus dem mechanischen Zerstäuber. Der elektrostatische Zerstäuber zeigte wieder deutlich den bekannten Rundumeffekt.

In einem dritten Test wurde der zweite Test wiederholt, wobei jedoch der Gleichspannungswandler durch einen schwächeren ersetzt war, der nur 11 kV und 1 uA abgab und keine Regelung besass. Auch in diesem Falle wurde die Flüssigkeit in befriedigender Weise elektrostatisch zerstäubt und niedergeschlagen.

Das Gerät nach Fig. 1 kann zur Erzeugung einer elektrostatisch geladenen Aerosolwolke verwendet werden, d.h. einer Wolke aus Tröpfchen, deren mittlerer Durchmesser weniger als 50 fem beträgt und hauptsächlich im Bereich 1 bis 10 jum liegt. Wenn das Gerät nach Fig. 1 Kapillarröhrchen mit einer lichten Weite von 0,1 mm aufweist und eine Flüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von etwa 5 x 108 Ohmm verwendet wird, erhält man bei einem Gesamtflüssigkeitsverbrauch von 0,05 ml/sek eine solche Aerosolwolke.

In Fig. 5 ist als weiteres Ausführungsbeispiel eine elektrostatische Spritzpistole dargestellt, bei der die Hochspannung mittels des piezoelektrischen Effekts erzeugt wird. Die Spritzpistole besitzt ein pistolenförmiges Gehäuse 21 aus isolierendem Kunststoff und einen metallischen Auslöser 22, der in Fig. 5 in der Ruhestellung dargestellt ist. Der obere Teil des Auslösers 22 bildet eine Kurvenfläche 23. Innerhalb des Handgriffs befinden sich zwei Kristalle 24 aus Bleizirkonat mit einer mittleren Anzapfung 25. Die Oberseite 26 der Kristalle 24 liegt an der Kurvenfläche 23 an.

An die Pistolenmündung ist ein Verteiler 27 angeschlossen, der aus einem isolierenden Kunststoff besteht und an seinem der Mündung zugekehrten Ende eine Scheibe 28 aus dem gleichen Material aufweist. Durch die Scheibe 28 ragt ein Zulei-tungsrohr 29 in den Verteiler 27. Am anderen Ende des Zulei-tungsrohres 29 befindet sich ein Zapfhahn 30, der mit einer Vorratsflasche 31 für die zu zerstäubende Flüssigkeit verbunden ist.

Der Verteiler 27 besitzt an seinem äusseren Ende eine Scheibe 32 aus isolierendem Kunststoff, durch welche wieder acht Kapillarröhrchen 33 hindurchragen. Die Röhrchen 33 sind sämtlich mit einem blanken Metalldraht 34 verlötet, der seinerseits über eine Hochspannungsleitung 35 innerhalb des Pistolenlaufs mit der Mittelanzapfung 25 der Kristalle 24 verbunden ist.

Der Verteiler 27 wird von einem zylindrischen Träger 36 aus isolierendem Kunststoff umgeben. Der Träger 36 kann längs des Verteilers 27 verschoben werden, hält aber in jeder Lage durch Reibung fest. In den Verteiler 36 ist ein ringförmiges Feldsteuerglied 37 eingebettet, das über eine Erdleitung 38 elektrisch mit dem Auslöser 22 verbunden ist.

Zur Vorbereitung des Betriebs wird zunächst der Zapfhahn 30 geöffnet. Dadurch kann Flüssigkeit unter Schwerkrafteinwirkung aus der Vorratsflasche 31 durch das Rohr 29 in den Verteiler fliessen und von dort tropfenweise aus den Kapillarröhrchen 33 austreten.

Wenn der Auslöser gedrückt wird, wirkt die Kurvenfläche

23 auf die Kristallflächen 26 ein. Dadurch werden die Kristalle

24 zusammengedrückt und erzeugen eine Potentialdifferenz, die über das Kabel 35 auf die Kapillarröhrchen 33 gegeben wird. Dadurch tritt die Flüssigkeit aus den Röhrchen 39 in zerstäubter und elektrostatisch aufgeladener Form aus.

Wenn das Feldsteuerglied 37 über die Erdleitung 38, den Auslöser und den Benutzer geerdet ist, verbessert das elek5

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trostatische Feld rund um die Kapillarröhrchen 33 sowohl die Zerstäubung, als auch die Sprüheigenschaften. Durch Verschieben des Trägers 36 längs des Verteilers 27 lässt sich wieder die Lage des Feldsteuergliedes 37 in Beziehung zu den Kapillarröhrchen 33 auf den vorteilhaftesten Wert einstellen.

Typisch haben die Kristalle 24, wenn sie etwa 5 Sekunden langsam zusammengepresst werden, eine Potentialdifferenz von etwa 10 kV und ausreichende elektrische Kapazität, üm die in dieser Zeit zerstäubte Flüssigkeit mit einer Ladung von mindestens 1 fi Coulomb zu versorgen. Wenn die Ausflussgeschwindigkeit der Flüssigkeit etwa 1X 10"^ 1/sek beträgt, ist die Ladungsdichte der zerstäubten Tröpfchen in der Grössenord-nung von 2 x 10-3 Coulomb/1.

In einem Versuch wurde ein Auffangrohr geerdet und in einem Abstand von über 0,5 m mit der beschriebenen Spritzpistole besprüht. Es ergab sich eine befriedigende Zerstäubung und Rundumbedeckung.

Die beschriebene Spritzpistole lässt sich, wie leicht ersichtlich, ohne weiteres so abändern, dass eine mechanische Verbindung zwischen dem Auslöser 22 und einem Verschlussven-til im Verlauf des Rohres 29 hergestellt wird, so dass beim Druck auf den Auslöser gleichzeitig das Verschlussorgan geöffnet wird. Auf diese Weise geht die Flüssigkeit nur dann durch die Düsen 33, wenn diese geladen sind.

In Fig. 7 bis 9 sind weitere Zerstäuberköpfe dargestellt.

Der in Fig. 7 und 8 dargestellte Zerstäuberkopf weist einen hohlen Stahlzylinder 39 auf, der gleichmässige lichte Weite besitzt und in der unteren Hälfte verringerten Aussendurchmes-ser aufweist. Der Zylinder 39 wird im oberen Teil durch Reibung in dem rohrförmigen Verteiler 7 der Fig. 1 gehalten und ist über den Metalldraht 10 und das Kabel 11 mit der Hochspannungsklemme des Spannimgswandlers 3 verbunden. Im unteren Teil ist der Zylinder 39 mittels eines Stopfens 40 geschlossen und besitzt vier radiale Löcher 41 im Kapillarbereich in seiner Wand.

Ein äusserer Stahlzylinder 42 umfasst mit seinem Oberteil einen mittleren Teil des Zylinders 39 und wird dort durch Reibung festgehalten. Im unteren Teil definiert der Zylinder 42 zusammen mit dem unteren Teil des Zylinders 39 einen Ringraum 43, der über die Löcher 41 mit dem Inneren des Zylinders 39 in Verbindung steht.

Der Verteiler 7 wird wieder von dem Topf 12 mit dem ringförmigen Feldsteuerglied 13 umgeben.

Im Betrieb werden durch Einschalten des Schalters 4 die Zylinder 39 und 42 elektrisch geladen. Die durch den Verteiler 7 gehende Flüssigkeit gelangt aus den Löchern 41 in den Ringraum 43 und tritt aus diesem in zerstäubter und elektrostatisch aufgeladener Form aus.

Der in Fig. 9 dargestellte Zerstäuberkopf weist einen massiven Stahlzylinder 44 auf, der in seinem oberen Teil durch Reibungsberührung im Verteiler 7 der Fig. 1 gehalten wird. Der Zylinder. 44 besitzt ein zentrales axiales Sackloch 45, das nahezu die ganze Zylinderlänge durchläuft und im unteren Teil des Zylinders über eine Querbohrung 46 mit der Aussenwand des Zylinders in Verbindung steht. Der Zylinder 44 ist wieder über den Metalldraht 10 und das Kabel 11 mit dem Spannungswandler 3 verbunden. Der untere Teil des Zylinders endet als massive Scheibe 47 mit der Stirnfläche 48.

Wenn im Betrieb der Zylinder 44 elektrisch aufgeladen wird, gelangt die Flüssigkeit aus dem Verteiler 7 durch-die Löcher 45 und 46 nach aussen und fliesst um die Scheibe 47 herum zur Stirnfläche 48, wo sie zerstäubt wird. Wenn die Ausströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus den Löchern 46 genügend gering ist, kann die Zerstäubung bereits an den Aussenflächen des Zylinders in der Nähe der beiden Löcher 46 einsetzen.

Bei der in Fig. 10 und 11 dargestellten Ausgestaltung ist der Zerstäuber nach Fig. 1 mit einer Ablenkelektrode versehen, um die in falscher Richtung, d.h. rückwärts, fliegenden Tröpfchen nach vorne zu treiben.

Zu diesem Zweck umgibt eine Scheibe 51 aus Isoliermaterial den Verteiler 7 etwa in seiner Mitte und wird durch Rei-5 bungseingriff dort festgehalten. In die Unterseite der Scheibe 51 ist eine Ablenkelektrode 52 in Form eines Stahlrings teilweise eingebettet. Die Ablenkelektrode 52 ist über ein Hochspannungskabel 53 mit einer Anzapfung 54 eines Spannungsteilers 55 verbunden. Der Spannungsteiler 55 besteht aus ei-10 nem Widerstand von 1010 Ohm, der an einem Ende mit dem Hochspannungskabel 11 und am anderen Ende mit der Leitung 14 verbunden ist. Dank des hohen Eigenwiderstandes des Spannungsteilers 55 wird die Strombelastung der Hochspannungsquelle 3 gering gehalten und die Gefahr eines Kurz-15 schlusses über die Ablenkelektrode 52 vermieden.

Im Betrieb gelangt nach Einschaltung des Geräts ein hohes Potential vom Spannungsteiler 55 an die Ablenkelektrode 52. Durch passende Einstellung der Anzapfung 54 ergibt sich das gewünschte Potential zwischen 0 V und dem Potential des 20 Spannungswandlers 3 in beliebiger Höhe. Wenn die Spannung der Zerstäubungsfläche 9 zwanzig kV beträgt, empfiehlt sich z.B. eine Spannung an der Ablenkelektrode 52 von 14 kV.

Die Lage der Ablenkelektrode 52 in Beziehung auf das Feldsteuerglied 13 und die Zerstäubungsdüsen 9 kann durch 25 Verschieben der Scheibe 51 längs des Verteilers 7 gewählt werden.

Die aus den Düsen 9 austretende Flüssigkeit wird zerstäubt und von den resultierenden elektrischen Feldkräften gerichtet, die nicht nur von der hohen Spannung an den Düsen 9 und 30 dem niedrigen Potential rings um das Feldsteuerglied 13 bestimmt werden, sondern auch durch das hohe Potential an der Ablenkelektrode 52.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 bis 14 besteht der Spritzkopf des Zerstäubungsgerätes aus einem rechteckigen 35 Körper 61 aus isolierendem Kunststoff, worin eine rechteckige Kammer 62 ausgebildet ist. An seiner Unterseite weist der Körper 61 eine längsverlaufende Rippe 63 auf, in der sich ein mit der Kammer 62 in Verbindung stehender Längsschlitz 64 befindet. An der Oberseite des Körpers 61 befindet sich ein 40 mit der Kammer 62 kommunizierendes Loch 65 zur Aufnahme der Zerstäubungsflüssigkeit.

Der Schlitz 64 ist durch eine leitende Fläche auf einem dünnen Metallblech 66 geteilt, die mit einer Hochspannungsquelle (nichtdargestellt) verbunden ist. Rechts und links von 45 der Rippe 63 verlaufen geerdete Metalldrähte 68, die je auf Haltern 67 in einem Isoliermantel 69 verlegt sind.

Wenn im Betrieb eine hohe Spannung an das Blech 66 angelegt ist, gelangt die zu zerstäubende Flüssigkeit aus dem Loch 65 in die Kammer 62 und tritt aus dem Schlitz 64 aus, so wo sie an der Kante des Bleches 66 zerstäubt wird. Der Draht 68 dient als Feldsteuerglied an beiden Seiten des Metallblechs 66. Weil der Draht 68 eine Schutzisolierung trägt, kann er näher an dem Metallblech 66 verlegt sein, als wenn er blank gelassen wäre, ohne dass die Gefahr eines Funkenüberschlages ss oder einer Corona-Entladung besteht.

Statt des Blechstreifens 66 könnte auch ein Metalldraht zur Bildung der Zerstäubungsfläche dienen, ebenso eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Blechstreifen oder Metalldrähte, zwischen denen sich jeweils isolierte Feldsteuerdrähte befin-60 den. Die letztere Anordnung hat den Vorteil, dass grössere Flüssigkeitsmengen in der Zeiteinheit zerstäubt werden können.

Die beschriebenen Geräte sind besonders vorteilhaft in der Anwendung auf den Pflanzenschutz. Wegen ihrer Einfachheit 65 und Kleinheit können sie leicht tragbar ausgebildet und mit Energiequellen geringer Leistung wie Trockenelementen, piezoelektrischen oder fotoelektrischen Elementen betrieben werden. Durch die entwickelten elektrostatischen Kräfte wer

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den Windeinflüsse verringert und die Blätter und sonstigen Pflanzenteile auch auf ihrer Unterseite mit den zerstäubten Tröpfchen überzogen. Es kommen flüssige Pflanzenschutzmittel in Form von Insektiziden, Fungiziden und Herbiziden in Frage. Sie sind entweder in organischen Lösungsmitteln gelöst oder auch hochkonzentriert, falls sie in reinem Zustand bereits flüssig sind. Wegen der feinen Verteilung und des gleichmässi-gen Niederschlags eignen sich die beschriebenen Geräte insbesondere auch zum Aufbringen unverdünnter oder hochkonzentrierter Pflanzenschutzmittel in kleinsten Mengen.

Zur Beeinflussung der Verteilungsfunktion stehen verschiedene Mittel zur Verfügung. Einerseits lässt sich durch gegenseitige Verschiebung des Feldsteuergliedes und der Zerstäubungsfläche der räumliche Winkel, der von den zerstäubten Tröpfchen erfüllt wird, vergrössern und verkleinern. Anderseits ist es auch möglich, ein oder mehrere zusätzliche Feldsteuerglieder anzubringen, um die Verteilung der Tröpfchen zu beeinflussen. Wenn z.B. in der Anordnung nach Fig. 1 ein zweiter geerdeter Ring ausserhalb des Feldsteuergliedes 13 angeordnet wird, führt dies zu einer Verbreiterung des Sprühstrahls; wenn umgekehrt ein zusätzlicher Ring geringeren Durchmessers in Strömungsrichtung hinter der Düse angebracht ist, führt dies zur Ausbildung eines schmälern Sprühstrahls.

Das Ausmass der Zerstäubung und die Tröpfchengrösse hängen neben den Feldstärkeverhältnissen auch von der Natur der zu zerstäubenden Flüssigkeit ab. So wurde gefunden, dass stark unpolare Flüssigkeiten (z.B. Lösungsmittel aus reinen Kohlenwasserstoffen) und stark polar gebaute Flüssigkeiten (z. B. Wasser) sich nicht so gut zerstäuben lassen.

Obwohl zur Zerstäubung keine mechanischen Mittel benötigt werden, wie oben betont wurde, empfiehlt es sich doch in gewissen Fällen, zur Verbesserung der Zerstäubungswirkung mechanische Mittel zusätzlich heranzuziehen. Diese bestehen z.B. aus einem Druckluftstrahl, der die zerstäubten Tröpfchen erfasst und über grössere Entfernungen an den Auftragsgegenstand heranführt, oder aus einer geladenen rotierenden Scheibe. Auch in diesen Fällen werden mit der Erfindung erhebliche Vorteile erzielt, weil der Zerstäuber weniger Strom und weniger Spannung als bisher braucht.

Ein nach diesen Grundsätzen gebautes Gerät mit rotierender leitender Scheibe, deren Durchmesser 75 mm betrug und die mit 1500 U./min umlief, wobei sie auf einem Potential von 20 kV gegenüber dem sie umgebenden Feldsteuerglied lag, erzeugte Tröpfchen mit einem mittleren Durchmesser in der Grössenordnung von 20-30 um bei einem Durchsatz von 1,0 ml/Sek.

Da das beschriebene Gerät klein, leicht und handlich ist, eignet es sich auch besonders zum gleichzeitigen Einsatz in mehreren Exemplaren, wobei die Geräte an einem Balken befestigt sind, der zu einem Traktor gehört.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass das in unmittelbarer Nachbarschaft der leitenden Fläche angeordnete Feldsteuerglied 13, das einen starken Potentialunterschied gegenüber der leitenden Fläche zeigt, auch bei verhältnismässig geringen Spannungen in der Grössenordnung von 1 bis 20 kV den Aufbau einer zur Aufladung der Tröpfchen ausreichenden Feldstärke an der leitenden Fläche in der Grössenordnung von 1 bis 20 kV ermöglicht. So kann der Flüssigkeit z.B. eine hohe Ladungsdichte in der Grössenordnung von 10~2 Coulomb/kg erteilt werden.

Dies führt zu einem hohen Wirkungsgrad der Aufladung, wodurch Spannungsquellen geringer Leistung wie piezoelektrische Kristalle, Taschenlampenbatterien oder Solarzellen als Energiequellen verwendet werden können. Die so bewirkte Zerstäubung erfordert keine mechanische Unterstützung zum Abschleudern der Flüssigkeit von der leitenden Fläche, also keinen Luftstrom und keine umlaufende Scheibe. Die kombinierte Feldeinwirkung infolge der Spannung an der leitenden Fläche und der Raumladung der zerstäubten Flüssigkeit selbst ermöglicht es dann den Tröpfchen, an einer geerdeten Elektrode zu landen oder eine Raumladungswolke (Aerosol) zu bilden.

Das Feldsteuerglied 13 kann als Ersatz-Auffänger angesehen werden, da es die Feldstärke im Bereich der Flüssigkeitszerstäubung stark beeinflusst. Im Gegensatz zu einem richtigen Auffänger ist es aber nahe an der leitenden Fläche angeordnet und erhöht so die Feldstärke.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass das Feldsteuerglied 13 leicht so angeordnet werden kann, dass es selbst nicht von den Flüssigkeitströpfchen getroffen wird. Der Grund hierfür ist nicht ganz klar, aber die Beobachtung zeigt, dass dann, wenn die physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit (z.B. spezifischer Widerstand, Viskosität) und ihre Strömungsgeschwindigkeit so gewählt sind, dass elektrostatische Ligamente von etwa 1 cm oder mehr Länge auftreten, die Zerstäubung in demjenigen Teil des elektrischen Feldes stattfindet, in dem die kombinierten Kräfte von Trägheit, Schwerefeld und elektrostatischem Feld von dem Feldsteuerglied 13 weggerichtet sind.

Es ist auch möglich, den Tröpfchenstrom auf das Feldsteuerglied 13 zu richten, wenn dieses in der Abstrahlrichtung der Zerstäubungsvorrichtung angeordnet wird. In diesem Falle wurde festgestellt, dass bei verhältnismässig kleinen Mengen der auftreffenden Flüssigkeit die Teilchen ihre Ladung abgeben und durch Induktion im elektrischen Feld die entgegengesetzte Ladung aufnehmen, vorausgesetzt, dass das Feldsteuerglied gut leitend und geerdet ist. Diese Umladung bewirkt die erneute Zerstäubung der Tröpfchen, so dass diese nicht an dem Feldsteuerglied hängenbleiben.

Vorzugsweise liegen das Feldsteuerglied 13 und die Auffangelektrode auf Erdpotential. Das Zerstäubungsfeld kann aber auch durch Aufladen des Feldsteuergliedes auf ein höheres Potential und Erden der leitenden Fläche erzeugt werden.

Unter einer leitenden Fläche wird hier die Oberfläche eines Werkstoffs mit einem spezifischen Widerstand in der Grössenordnung 1 Ohm cm oder weniger verstanden, während unter einer halbleitenden Fläche die Oberfläche eines Werkstoffs mit einem spezifischen Widerstand zwischen 1 und etwa 1012 cm verstanden wird.

Die leitende oder halbleitende Fläche, welche die Flüssigkeit abgibt, kann verschiedene Gestalt annehmen. Beispielsweise ist sie als Düse, vorzugsweise als Kapillardüse, ausgebildet.

Die geometrische Form des Feldsteuergliedes 13 folgt im allgemeinen der Gestalt der leitenden oder halbleitenden Zerstäubungsfläche, um den Abstand beider möglichst gering zu halten. Wenn die Zerstäubungsfläche von einer Düse gebildet wird, ist das Feldsteuerglied z.B. als die Düse umgebender Ring ausgebildet. Der Abstand soll jedoch nicht so gering sein, dass eine Corona-Entladung zwischen der Zerstäubungsfläche und dem Feldsteuerglied eintritt. Wenn z.B. das Feldsteuerglied geerdet ist und an der Zerstäubungsfläche ein Potential von 20 kV liegt, soll der Abstand beider nicht weniger und nicht viel mehr als etwa 2 cm betragen. Durch Isolation des Feldsteuergliedes lässt sich der Abstand im Vergleich zu einem Luftspalt noch weiter verringern. Die Lage des Feldsteuergliedes beeinflusst den Abstrahlwinkel und die Grösse der zerstäubten Tröpfchen.

Bei sehr hohem Flüssigkeitsdurchsatz kann sich eine so starke Raumladung zwischen der Zerstäubungsdüse und der Sammelelektrode ausbilden, dass sehr feine Teilchen abgelenkt und zurückgetrieben werden. Um dies zu verhindern, kann eine zusätzliche, auf hohem Potential liegende Ablenkelektrode in der Nähe der Zerstäubungsfläche angeordnet werden.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrostatischer Flüssigkeitszerstäuber mit mindestens einer mit Hochspannung beaufschlagbaren, elektrisch leitenden oder halbleitenden Fläche, der die Flüssigkeit zwecks Zerstäubung zugeführt werden kann, und Mittel (3, 11; 24, 35) zum Anlegen einer Hochspannung bis zu 20 kV an die Zerstäubungsfläche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Zerstäubungsfläche benachbartes Feldsteuerglied (13) vorhanden ist und dass das Feldsteuerglied (13) mit einer Erdleitung (14) verbunden ist.
2. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldsteuerglied (13) derart verschiebbar angebracht ist, dass der Abstand zwischen dem Feldsteuerglied und der Zerstäubungsfläche verstellbar ist.
3. Zerstäubernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldsteuerglied, bezogen auf die Abstrahlrichtung, hinter der Zerstäubungsfläche angeordnet ist.
4. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldsteuerglied (68) mit einer Schutzisolierung (69) versehen ist.
5. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsfläche an einer oder mehreren Öffnungen für den Flüssigkeitsaustritt ausgebildet ist.
6. Zerstäuber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsfläche durch die benachbarten Mantelflächen zweier konzentrischer Rohre (39, 42), die einen ringförmigen Zwischenraum (43) für den Flüssigkeitsaustritt begrenzen, gebildet ist.
7. Zerstäuber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsfläche durch die Oberfläche eines in einem Schlitz (64) angeordneten Bleches (66) gebildet ist.
8. Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsfläche an einer umlaufenden Scheibe ausgebildet ist.
9. Zerstäuber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ablenkelektrode (52), die mit einem hohen Potential vom gleichen Vorzeichen wie die zerstäubte Flüssigkeit verbunden und so in der Nähe der Zerstäubungsfläche angeordnet ist, damit rückwärts fliegende Tröpfchen nach vorne getrieben werden.
10. Die Verwendung des Zerstäubers nach Anspruch 1 zum Vernebeln flüssiger Pflanzenschutzmittel.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Zerstäuber an einem Balken befestigt sind, welcher Balken an einem Traktor angeordnet ist.