CZ282857B6 - Způsob elektrostatického postřikování a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Při postřikování cílových předmětů dvěma kapalinami (A, B) se kapaliny (A, B) přivádějí do od sebe oddělených přívodních kanálů (4, 6) ve stříkací hlavici a na paprsky (20) kapalin, vystupující z ústí přívodních kanálů (4, 6), se působí elektrickým polem s intenzitou dostatečnou k odvádění směsi kapalin (A, B) ze stříkací hlavy a z odváděné směsi kapalin (A, B) se vytvářejí paprsky (20). Zařízení k prováděšní způsobu postřikování obsahuje stříkací hlavici tvořenou skupinou od sebe oddělených destiček (1, 3, 5), mezi jejichž dvojicemi jsou vytvořeny přívodní kanály (4, 6) kapalin (A, B), vyústěné do výstupů, vymezených mezi vnějšími výstupními hranami (7, 10, 12) každé z destiček (1, 3, 5). Stříkací hlavice je opatřena vodivými prvky, napojenými na zdroj elektrického napětí pro vytvoření elektrostatického pole v oblasti výstupu kapalin (A, B).ŕ

Description

(57) Anotace:

Při postřikováni cílových předmětů dvěma kapalinami (A.B) se kapaliny (A. B) přivádějí do od sebe oddělených přívodních kanálů (4,6) ve stříkací hlavici a na paprsky (20) kapalin, vystupující z ústí přívodních kanálů (4,6), se působí elektrickým polem s intenzitou dostatečnou k odvádění směsi kapalin (A,B) ze stříkací hlavy a z odváděné směsi kapalin (A,B) se vytvářejí paprsky (20). Zařízení k provádění způsobu postřikování obsahuje stříkací hlavici tvořenou skupinou od sebe oddělených destiček (1,3,5), mezi jejichž dvojicemi jsou vytvořeny přívodní kanály (4,6) kapalin (A,B), vyústěné do výstupů, vymezených mezi vnějšími výstupními hranami (7,10,12) každé z destiček (1,3,5). Stříkací hlavice je opatřena vodivými prvky, napojenými na zdroj elektrického napětí pro vytvoření elektrostatického pole v oblasti výstupu kapalin (A.B).

Způsob elektrostatického postřikování a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu elektrostatického postřikování předmětů nejméně dvěma kapalinami a také zařízení k provádění tohoto způsobu, obsahujícího stříkací hlavu.

Dosavadní stav techniky

V některých případech je nutno opatřovat zpracovávané předměty povlakem vytvořeným ze směsi dvou původně kapalných látek, které spolu rychle reagují a vytvářejí pevný povlak, popřípadě je nutno vyrábět výrobky v částicové formě, například kuličky nebo vlákna, rovněž ze směsi dvou původně kapalných látek. V praxi se vyskytují také další výrobní postupy, při kterých je třeba působit na kapalinu takovými podmínkami, pro které nejsou vlastnosti kapaliny vhodné ave kterých je možno smíchat tuto kapalinu s jinou kapalinou mající díky svým vlastnostem funkci nosiče. V jiných případech je nutno kapaliny směšovat a dále zpracovávat, aby se změnily nežádoucí vlastnosti některé z nich. Někdy je konečně také nutné míchat různě zbarvené kapaliny, například barvy, aby se na povrchu předmětu s naneseným povlakem dosáhlo nového optického efektu.

V každém z těchto případů je nutno použít takových zařízení, u kterých je míšení kapalin odloženo na co nejpozdější dobu před konečným zpracováním směsi kapalin.

Pro stříkání směsi dvou nebo i více různých kapalin se používají zařízení opatřená stříkacími hlavicemi nebo stříkacími pistolemi, ze kterých vystupují dvojice plochých proudů kapalin nebo jeden proud kapaliny ajeden proud plynu, zejména vzduchu, přičemž dráhy těchto proudů se vzájemně protínají a v průsečnicích dochází k atomizaci proudu kapaliny na jednotlivé malé kapičky, proudící potom setrvačností na postřikovaný předmět.

U některých známých zařízení se proudění atomizovaných kapiček na postřikovaný předmět podporuje vytvořením elektrostatického pole v oblasti výstupu tekutin v důsledku přiložení elektrického napětí s hodnotou až 20 kV na výstupní oblast stříkací pistole, jak je to popsáno v GB-PS 1 569 707. Elektrostatické pole je také někdy vytvářeno jednak na stříkací pistoli a jednak na přídavné elektrodě, obklopující výstupní štěrbiny pistole, přičemž první napětí na výstupní oblasti pistole je o něco větší, zejména dosahuje až hodnoty 50 kV, než napětí na přídavné elektrodě, na kterou se přivádí napětí do 40 kV, jak je to popsáno v EP-A-0 186 983; na cílovém předmětu je také v tomto případě nulové napětí.

Úkolem vynálezu je vyřešit postřikovači zařízení, které by zajišťovalo spolehlivé míšení i fyzikálně obtížně slučitelných kapalin do rovnoměrně promíchané směsi, která se má usměrňovat na povlékaný předmět bez velkých ztrát směsi kapalin, přičemž má být místo míšení kapalin co nejvíce přiblíženo k předmětu, aby kapaliny mezi sebou nezreagovaly před dopadem na předmět.

Podstata vynálezu

Tyto úkoly jsou odstraněny způsobem elektrostatického postřikování předmětů nejméně dvěma kapalinami podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že kapaliny se přivádějí do od sebe oddělených přívodních kanálů ve stříkací hlavici a na paprsky kapalin, vystupující z ústí přívodních kanálů, se působí elektrickým polem s intenzitou dostatečnou k odvádění směsi kapalin ze stříkací hlavice a ze směsi kapalin se vytvářejí paprsky obsahující směs stříkacích kapalin.

- 1 CZ 282857 B6

U zařízení k provádění tohoto způsobu postřikování spočívá podstata vynálezu v tom, že stříkací hlavice obsahuje nejméně dva přívodní kanály vyústěné ve výstupech, za kterými se dráhy kapalin z různých kanálů protínají, a z ústrojí pro vytváření elektrostatického pole v oblasti výstupů přívodních kanálů.

V konkrétním provedení zařízení obsahuje stříkací hlavice skupinu destiček, upevněných v odstupech od sebe, mezi nimiž jsou vytvořeny přívodní kanály.

V jednom z výhodných provedení vynálezu je stříkací hlavice tvořena střední destičkou a dvěma vnějšími destičkami, mezi každou vnější destičkou a střední destičkou je vytvořen přívodní kanál a výstupy stříkací hlavice jsou vymezeny mezi vnějšími výstupními hranami každé z destiček, přičemž výstupní hrana střední destičky je umístěna dále ve směru proudění kapalin než výstupní hrany vnějších destiček.

U stříkací hlavice podle vynálezu je úhel sevřený mezi oběma protilehlými stranami klínovitého konce střední destičky, končící výstupní hranou, menší než úhel sevřený mezi skosenými úseky vnějších stran vnějších destiček, přičemž konkrétně je úhel sevřený mezi oběma protilehlými stranami klínovitého konce střední destičky 10° až 60° a úhel sevřený mezi skosenými úseky vnějších stran vnějších destiček je 80° až 150°.

Zařízení podle vynálezu je v alternativním výhodném provedení opatřeno stříkací hlavicí, která je kuželová a je opatřena prstencovými výstupy přívodních kanálů, přičemž tato hlavice sestává z koaxiálně uspořádaných trubkových prvků a každý přívodní kanál je tvořen mezerou mezi sousedními trubkovými prvky. V konkrétním výhodném provedení této alternativy obsahuje stříkací hlavice vnitřní trubkový prvek, mezilehlý trubkový prvek a vnější trubkový prvek a její výstupy jsou tvořeny prstencovými štěrbinami mezi vnějšími výstupními hranami trubkových prvků, přičemž axiálně vnější výstupní hrana mezilehlého trubkového prvku je umístěna ve směru proudění kapaliny dále než vnější výstupní hrany vnějšího trubkového prvku a vnitřního trubkového prvku.

V tomto výhodném provedení vynálezu je úhel sevřený v axiálním řezu mezi protilehlými stranami mezilehlého trubkového prvku v místě jeho výstupní hrany menší než úhel sevřený mezi radiálně vnější stranou vnějšího trubkového prvku a radiálně vnitřní stranou vnitřního trubkového prvku. Konkrétně je úhel sevřený v axiálním řezu mezi protilehlými stranami mezilehlého trubkového prvku v místě jeho výstupní hrany od 10° do 60° a úhel sevřený mezi radiálně vnější stranou vnějšího trubkového prvku a radiálně vnitřní stranou vnitřního trubkového prvku je od 80° do 150°.

V dalším výhodném alternativním provedení vynálezu sestává stříkací hlavice ze základního tělesa s kuželovitou špičkou, ve kterém jsou vytvořeny přívodní kanály procházející základním tělesem k výstupům umístěným v oblasti jeho špičky. Povrch tohoto základního tělesa je v oblasti výstupů přívodních kanálů vytvořen z vodivého nebo polovodivého materiálu a k tomuto povrchu je připojeno ústrojí pro vytváření elektrického pole. V jiném výhodném provedení je povrch základního tělesa v oblasti výstupů přívodních kanálů z nevodivého materiálu a v přívodních kanálech je před jejich výstupem uložena vedle dráhy nejméně jedné kapaliny elektroda, ke které je připojeno ústrojí pro generování elektrického napětí.

Podle ještě jiného výhodného provedení vynálezu je vedle stříkací hlavice umístěn nejméně jeden elektrodový prvek, spojený se zdrojem druhého elektrického napětí, odlišného od prvního elektrického napětí zdroje připojeného na přívodní kanály pro přívod kapalin. Konkrétně je první zdroj napětí nastaven na hodnotu 1 až 20 kV a druhý zdroj napětí má na výstupu napětí rovné nebo blízké potenciálu země. V jiném výhodném provedení je pro postřik cílového předmětu, na kterém je nulové napětí, zdroj prvního napětí nastaven na hodnotu 25 až 50 kV a zdroj druhého

-2CZ 282857 B6 napětí má na výstupu napětí 10 až 40 kV.

Elektrodový prvek obsahuje ve výhodném provedení vynálezu jádro z vodivého nebo polovodivého materiálu, opláštěné materiálem s vysokou dielektrickou pevností a s vysokým měrným odporem pro zamezení jiskření a odvádění elektrického náboje, přičemž elektrodový prvek je opatřen stínícím materiálem, jehož měrný odpor má hodnotu 5 x 10¹¹ až 5 x 10¹³ Q.cm, dielektrická pevnost stínícího materiálu je větší než 15 kV/mm a jeho tloušťka je 0,75 mm až 5,0 mm.

Zařízení podle vynálezu také obsahuje přívodní ústrojí plynu, směrované do oblasti elektrického pole, přičemž směr tohoto proudu plynu a jeho rychlost se ovládají tak, že nabité kapky kapaliny jsou odváděny z oblasti, ve kterém je vytvořeno elektrické pole, čímž současně dochází ke snížení tvorby prostorového náboje, který ovlivňuje velikost elektrického pole. Rychlost proudu přiváděného plynu může být přibližně stejná nebo vyšší než je rychlost pohybu nabitých kapiček kapaliny v případě, když se proud plynu do zařízení nepřivádí.

Způsobem a zařízením podle vynálezu se dosahuje dokonalého promísení dvou nebo i více kapalin včetně takových kapalin, které se obtížně mísí sjinou kapalinou, přičemž způsobem podle vynálezu je možno dosáhnout dokonalého nástřiku povrchu předmětu také kapalinami, při jejich nanášení je možno využít jiné kapaliny jako nosiče kapiček. Zařízení podle vynálezu je konstrukčně jednoduché a přitom velmi účinné při různých provozních režimech a při použití mnoha druhů nastřikovaných kapalných látek.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 boční pohled na stříkací hlavici prvního příkladného provedení elektrostatického stříkacího zařízení, obr. 2 řez stříkací hlavicí, vedený rovinou I-I z obr. 1, obr. 3 boční pohled na část stříkací hlavice z obr. 1 a 2, znázorněné ve zvětšeném měřítku, obr. 4 příčný řez druhým příkladným provedením stříkací hlavice, obr. 5 boční pohled na část stříkací hlavice v alternativním provedení, obr. 6 příčný řez stříkací hlavicí se třemi přívodními kanály, obr. 7 příčný řez stříkací hlavicí prstencového tvaru, sestavenou ze tří trubkových prvků, obr. 8 příčný řez stříkací hlavicí z nevodivého materiálu, opatřenou na střední destičce elektrodou, obr. 9 příčný řez stříkací hlavicí z nevodivého materiálu, opatřenou ve dvou přívodních kanálech elektrodami, obr. 10 čelní pohled na válcovou hlavici s kuželovou špičkou,

-3CZ 282857 B6 obr. 11 příčný řez stříkací hlavicí s kuželovitou špičkou, kterou procházejí čtyři kanálky kruhového průřezu, obr. 12 příčný řez stříkací hlavicí se čtyřmi přívodními kanály pro přívod dvou tekutin a obr. 13 příčný řez stříkací hlavicí, u které je úhel sevřený mezi vnějšími stranami skosených konců vnějších destiček na svém maximu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 až 3 je znázorněno první příkladné provedení stříkací hlavice podle vynálezu, tvořené třemi paralelně uspořádanými destičkami 1, 3, 5, umístěnými alespoň v části svých ploch v odstupech od sebe a tvořenými jednou střední destičkou 1 a dvěma vnějšími destičkami 3, 5. Mezery mezi střední destičkou 1 a vnějšími destičkami 3, 5 jsou přívodními plochými kanálky pro přívod nejméně jednoho druhu tekutiny. Mezera mezi střední destičkou 1 a první vnější destičkou 3 tvoří první přívodní kanál 4, napojený na první rozváděči komoru 8 a první přívodní potrubí 13, zatímco mezera mezi střední destičkou 1 a druhou vnější destičkou 5 tvoří druhý přívodní kanál 6, napojený na druhou rozváděči komoru 9, do které je vyústěno druhé přívodní potrubí 15. Každý z přívodních kanálů 4, 6 má šířku přibližně 150 pm. Jak je patrno z obr. 2, spodní výstupní hrana 7 střední destičky 1 je ostrá a je umístěna o něco níže ve směru proudění kapaliny než spodní výstupní hrany 10, 12 příslušných vnějších destiček 3, 5. Oblast obsahující spodní výstupní hrany 10, 12 vnějších destiček 3,5 a spodní výstupní hranu 7 střední destičky 1 slouží jako výstupní oblast stříkací hlavice.

Každá z destiček 1, 3, 5 je vyrobena z vodivého nebo polovodivého materiálu včetně svého povrchu nacházejícího se ve výstupní oblasti. Tyto destičky 1, 3, 5 jsou spojeny s výstupem neznázoměného generátoru elektrického napětí, zajišťujícího výstupní napětí kolem 40 kV.

Při použití stříkací hlavice je předmět 16, na který má být stříkaná látka nanášena, uzemněn a umístěn přibližně 5 cm pod stříkací hlavicí, jak je to zobrazeno na obr. 1 a 2. Po zapnutí generátoru napětí se přivádí první kapalina A ze zásobníku do stříkací hlavice prvním přívodním potrubím 13, zatímco druhá kapalina B z druhého neznázoměného zásobníku se přivádí do stříkací hlavice druhým přívodním potrubím 15.

První kapalina A z prvního přívodního potrubí 13 přitéká do první rozváděči komory 8 a potom proudí prvním přívodním kanálem 4 kjeho výstupu, zatímco druhá kapalina B z druhého přívodního potrubí 15 přitéká do druhé rozváděči komory 9 a potom proudí druhým přívodním kanálem 6 kjeho výstupu. Po dosažení výstupní štěrbiny stříkací hlavice proudí první kapalina A podél spodní výstupní hrany 10 první vnější destičky 3 a potom na obr. 2 směrem dolů podél jedné boční plochy střední destičky j_. Druhá kapalina B z druhého přívodního kanálu 6 se z druhého přívodního kanálu 6 pohybuje podél protilehlé boční plochy střední destičky 1. Obě kapaliny A, B se po dosažení spodní výstupní hrany 7 střední destičky 1 spolu mísí.

Napětí přiváděné na střední destičku 1 a na vnější destičky 3, 5 z generátoru produkuje mezi spodní výstupní hranou 7 střední destičky 1 elektrostatické pole vysoké intenzity, které dosahuje hodnoty přibližně 8 kV/cm. Účinkem tohoto silného elektrostatického pole se ploché proudy kapalin A, B rozdělují do jednotlivých paprsků 20 kapalin, rozmístěných v odstupech od sebe, jak je to znázorněno na obr. 1. Odstup mezi jednotlivými paprsky 20 je určen hodnotou elektrostatického pole, vlastnostmi kapaliny a rychlostí proudění kapaliny. Ke směšování obou kapalin A, B dochází z toho důvodu, že všechny kapaliny vystupující zobou přívodních kanálů 4, 6 a proudící směrem dolů mezi osami G-G, H-H, zobrazenými na obr. 3, se stahují do tvaru tenkého paprsku 20.

-4CZ 282857 B6

Z obr. 3 je také patrné, že každý paprsek 20 tvořený smíšenými kapalinami A, B se v další části své dráhy rozpadá na jednotlivé kapičky 21, protože kapalinový paprsek je při pohybu vzduchem nestálý.

Stříkací hlavice v druhém příkladném provedení podle obr. 4 odpovídá stříkací hlavici z obr. 2 tím, že je opět opatřena střední destičkou 1 a dvěma vnějšími destičkami 3, 5, vymezujícími přívodní kanály 4, 6 pro přívod první a druhé kapaliny. Jak je z tohoto příkladu patrno, spodní výstupní hrana 7 střední destičky 1 je rovněž ostrá a je umístěna v malé vzdálenosti pod, to znamená ve směru proudění kapalin, spodními výstupními hranami 10, 12 vnějších destiček 3, 5.

Tato druhá stříkací hlavice se odlišuje od prvního příkladného provedení z obr. 2 tím, že vedle spodní výstupní hrany 7 střední destičky 1 jsou umístěny dva elektrodové prvky 29. Oba elektrodové prvky 29 probíhají rovnoběžně se spodní výstupní hranou 7 a jsou podepřeny vždy jedním izolačním ramenem 11. Každý elektrodový prvek 29 má jádro z vodivého nebo polovodivého materiálu, které je stíněno materiálem s dielektrickou pevností větší než 15 kV/mm, měrným odporem mezi 5 x 10¹¹ a 5 x 10¹³ Q.cm a tloušťkou od 0,75 do 5 mm. Tyto hodnoty jsou postačující k zamezení jiskření mezi elektrodovými prvky 29 a stříkací hlavicí. Na druhé straně je měrný odpor dostatečně malý k tomu, aby elektrický náboj nahromaděný na povrchu stínícího materiálu mohl být odveden tímto materiálem do jádra. Měrný odpor stínícího materiálu je mezi 5 x 10¹⁰ a 5 x 10¹² Q.cm.

Mezi každým elektrodovým prvkem 29 a spodní výstupní hranou 7 je vytvořena mezera s šířkou od 5 do 10 mm a mezi dvěma elektrodovými prvky 29 je odstup přibližně 8 až 20 mm.

Při stříkání je cílový předmět rovněž uzemněn a destičky 1, 3, 5 jsou udržovány pod napětím od 25 do 50 kV, přičemž na elektrodových prvcích 29 je udržováno napětí od 10 do 40 kV. V alternativním příkladném provedení může být na destičkách 1, 3, 5 napětí v rozmezí od 1 do 20 kV a elektrodové prvky 29 mohou být uzemněny nebo mohou mít téměř nulové napětí.

Podobně jako v příkladu podle obr. 2 stékají obě kapaliny vystupující z přívodních kanálů 4, 6 po vzájemně protilehlých stranách střední destičky 1 směrem kjejí spodní výstupní hraně 7, na které se spolu smíchávají. Přítomnost elektrodových prvků 29 slouží ke zvýšení intenzity elektrostatického pole na spodní výstupní hraně 7 a tím se zlepšuje rozprašování směsi kapalin, vystupující z této spodní výstupní hrany 7.

Obr. 5 zobrazuje boční pohled na stříkací hlavici dalšího příkladného provedení zařízení podle vynálezu. Stříkací hlavice z obr. 5 odpovídá v podstatě příkladu z obr. 2 s výjimkou konstrukční úpravy střední destičky 25 stříkací hlavice, jejíž spodní výstupní hrana 26 není přímá, ale je vytvořena ve tvaru trojúhelníkových zubů. Jak je patrno z obr. 5, v tomto příkladu se tvoří každý paprsek 27 na každém zubu, pokud tyto zuby nejsou příliš blízko sebe, protože v takovém případě by se na některých zubech nestačily paprsky 27 smísené kapaliny vytvořit, nebo nejsou příliš daleko od sebe, takže potom by se na vrcholu jednoho zubu mohlo tvořit více paprsků 27.

Na obr. 6 je zobrazeno další příkladné provedení stříkací hlavice zařízení podle vynálezu, upravené pro míšení a stříkání tri různých kapalin. Stříkací hlavice obsahuje v tomto příkladném provedení dvě vnitřní destičky 31, 32 a dvě vnější destičky 33, 34, které společně vytvářejí tři přívodní kanály 35, 36, 37 pro jednotlivé kapaliny. Vnitřní destičky 31, 32 mají výstupní hrany, které jsou rovněž ostré a jsou umístěny ve směru proudění kapalin v malém odstupu pod vnějšími výstupními hranami vnějších destiček 33, 34.

Při stříkání stéká kapalina přiváděná do prvního přívodního kanálu 35 kolem spodní hrany vnější destičky 33 a potom se pohybuje dolů podél jedné boční plochy vnitřní destičky 31 ke spodní

-5CZ 282857 B6 výstupní hraně této vnitřní destičky 31. Podobně proudí kapalina z třetího přívodního kanálu 37 k výstupní hraně druhé vnitřní destičky 32. Na výstupní hraně vnitřních destiček 31, 32 se kapaliny z přívodních kanálů 35, 37 střetávají a mísí se s kapalinou vytékající z druhého přívodního kanálu 36.

Na obr. 7 je zobrazena stříkací hlavice opatřená prstencovou výstupní štěrbinou a tím se odlišuje od přímých výstupních štěrbin stříkacích hlavic z příkladů zobrazených na obr. 1 až 6.

Obr. 7 znázorňuje stříkací hlavici tvořenou radiálně vnitřním trubkovým prvkem 41, mezilehlým trubkovým prvkem 43 a vnějším trubkovým prvkem 45, z nichž každý je tvořen přibližně dutým válcovým tělesem. Tyto trubkové prvky 41, 43, 45 jsou uspořádány souose, takže první přívodní kanál 47 je vytvořen mezi vnitřním trubkovým prvkem 41 a mezilehlým trubkovým prvkem 43 a druhý přívodní kanál 49 je vytvořen mezi mezilehlým trubkovým prvkem 43 a vnějším trubkovým prvkem 45. Mezilehlý trubkový prvek 43 má svou spodní výstupní hranu umístěnu v malé vzdálenosti ve směru proudění kapaliny pod výstupními hranami vnitřního trubkového prvku 41 a vnějšího trubkového prvku 45.

Ve stříkací hlavici podle obr. 7 dochází ke smíchávání kapalin přiváděných do prvního přívodního kanálu 47 a do druhého přívodního kanálu 49 na výstupní hraně mezilehlého trubkového prvku 43 podobným způsobem jako v předchozích příkladech.

Na obr. 8 je zobrazeno další příkladné provedení stříkací hlavice, u které jsou dva přívodní kanály 40, 42 ohraničeny ze stran pevnými vzájemně rovnoběžnými destičkami 44, 46, 48, vytvořenými z izolačního materiálu. V tomto příkladu je elektroda 51 tvořena kovovou vložkou, tvořící spodní hranu střední destičky 46 a intenzivní elektrostatické poleje vytvořeno přivedením vhodného napětí na tuto elektrodu 51.

Stříkací hlavice podle obr. 9 je rovněž opatřena třemi destičkami z izolačního materiálu, vymezujícími mezi sebou dva přívodní kanály pro přívod kapalin. V tomto příkladu jsou pro vytvoření intenzivního elektrostatického pole použity dvě elektrody 50, 53, tvořené vodiči V a přicházející do přímého kontaktu s kapalinami v příslušných přívodních kanálech a vytvářející toto intenzivní elektrostatické pole na spodní výstupní hraně střední desky.

Stříkací hlavice podle obr. 9 může být modifikována použitím pouze jedné z elektrod 50, 53.

Obr. 10 a 11 zobrazují další příkladné provedení stříkací hlavice tvořené základním tělesem 61 z elektricky vodivého materiálu, majícím kuželovitou špičku ave kterém jsou vytvořeny čtyři přívodní kanály 63, 65, 67, 69 pro přívod kapalin. Každý z přívodních kanálů 63, 65, 67, 69 probíhá dolů základním tělesem 61 aje vyústěn vnejužším místě kuželovité části základního tělesa 61.

Při stříkání se přivádějí čtyři různé kapaliny A, B, C, D příslušnými přívodními kanály 63, 65, 67, 69 a střetávají se ve špičce základního tělesa 61. Ve špičce se kapaliny A, B, C, D mísí a jsou vystaveny působení elektrostatického pole, které je rozděluje na jednotlivé paprsky kapaliny.

Na obr. 12 je zobrazena stříkací hlavice vhodná pro míšení dvou kapalin A, B, jejichž fyzikální vlastnosti ztěžují jejich dokonalé promísení. Hlavice podle obr. 12 je opatřena čtyřmi přívodními kanály 71, 73, 75, 77, vymezenými mezi pevnými svislými a vzájemně rovnoběžnými destičkami 79, 81, 83, 85, 87. Tyto vzájemně rovnoběžné destičky 79, 81, 83, 85, 87 jsou vyrobeny z izolačního materiálu a na spodní výstupní hraně střední destičky 83 je osazena elektroda 89.

Při stříkání se první kapalina A přivádí do přívodních kanálů 71, 75 a druhá kapalina B se přivádí do dalších přívodních kanálů 73, 77. Kapaliny A, B v příslušných přívodních kanálech 71, 73 se střetávají na spodní výstupní hraně destičky 81 a kapaliny A, B přiváděné dalšími přívodními

-6CZ 282857 B6 kanály 75, 77 se podobně střetávají na spodní výstupní hraně destičky 85. K promísení dochází, když tyto kapaliny A, B stékají po vzájemně protilehlých bočních plochách střední destičky 83 a pokračuje v okamžiku, když se dvě dílčí směsi střetávají na spodní výstupní hraně střední destičky 83. Na směs kapalin pak začíná působit intenzivní elektrostatické pole, které vyvolá rozprášení kapalin nájemné kapičky.

Stříkací hlavice podle obr. 12 může být rovněž využito pro míšení čtyř různých kapalin, například barev, pro vytváření požadovaného optického efektu na cílovém předmětu. V takovém případě se do jednotlivých přívodních kanálů 71, 73, 75. 77 přivádějí čtyři kapaliny A, B, C, D.

Na obr. 13 je zobrazena stříkací hlavice podle vynálezu, která je rovněž částečně vhodná pro míšení kapalin, u kterých je obtížné dosáhnout dokonalého promísení.

V této souvislosti je třeba připomenout, že jakékoliv dvě kapaliny, které přitékají do výstupních štěrbin stříkacích hlavic popsaných v předchozích částech popisu, jsou nabity na stejnou polaritu. Například ve stříkací hlavici podle obr. 1 až 3 jsou obě kapaliny A, B, stékající po obou bočních stranách střední destičky 1, nabíjeny v průběhu přibližování k výstupní hraně 7 na stejnou polaritu. V důsledku toho mají obě kapaliny A. B snahu se vzájemně odpuzovat, jakmile se střetnou na výstupní hraně 7 střední destičky J. V extrémních případech mohou obě tyto kapaliny A, B opouštět výstupní hranu 7 ve formě od sebe oddělených proudů kapaliny.

Pro vyřešení tohoto problému je možno využít destiček z izolačního materiálu, jako je tomu například na obr. 9, a upravit elektrodu pouze v jednom z přívodních kanálů mezi destičkami. Jedna z přiváděných kapalin má pak určitý náboj, zatímco druhá kapalina zůstává nenabitá. Tato úprava má však v některých případech za následek odklánění proudu nebo paprsků nabité kapaliny do stran při jejím pohybu směrem dolů kolem elektrodových prvků 29, umístěných vedle stříkací hlavice.

Tento jev je zřejmě způsoben dvěma protichůdnými požadavky na konstrukční návrh stříkací hlavice. Na jedné straně má opatření střední destičky ostrou výstupní hranou, která je průsečnicí dvou protilehlých stran střední destičky, svírajících spolu malý ostrý úhel s vrcholem ve výstupní hraně, za následek vytvoření intenzivnějšího elektrostatického pole v bezprostředním okolí stříkací hlavice, které zlepšuje rozstřikování směsi kapalin. Na druhé straně však ostrost výstupní hrany má ten důsledek, že existuje široké pásmo úhlových směrů, podél kterých probíhá velký gradient napětí. To způsobuje, že kapalina vystupující ze stříkací hlavice má snahu se rozprašovat v poměrně velkém úhlu.

Naproti tomu tupá výstupní hrana, to znamená výstupní hrana, která je průsečnicí dvou protilehlých bočních stran destičky, svírajících spolu velký úhel, vytváří méně intenzivní elektrické pole, ale dobře orientované paprsky kapalin.

Na obr. 13 je znázorněno další příkladné provedení stříkací hlavice podle vynálezu, která má střední destičku 91 a dvě vnější destičky 93, 95, mezi nimiž jsou vytvořeny přívodní kanály 97, 99. Výstupní hrana 101 střední destičky 91 je ostrá, to znamená protilehlé boční strany střední destičky 91, protínající se ve výstupní hraně 101. spolu svírají úhel 30°. Výstupní hrany 103, 105 příslušných vnějších destiček 93, 95 jsou v příkladu na obr. 2 umístěny asi o 2 až 3 mm výše než výstupní hrana 101 střední destičky 91. Vnější strana první vnější destičky 93 svírá s vnější stranou druhé vnější destičky 95 v jejich výstupních oblastech, to znamená v oblastech, ve kterých jsou koncové úseky vnějších stran skloněny dovnitř a dolů a směřují přímo k výstupním hranám 103, 105. tupý úhel 120°.

Při používání stříkací hlavice podle obr. 13 bylo zjištěno, že účinek ostré výstupní hrany 101 střední destičky 91 spočívá ve vytváření intenzivního elektrického pole, postačujícího k dobrému rozstřikování směsi kapalin. Na druhé straně tupý úhel mezi vnějšími stranami příslušných

-7CZ 282857 B6 vnějších destiček 93, 95 vytváří takové elektrické pole, ve kterém je vysoký gradient potenciálu jen ve svislém směru nebo v podstatě svislém a dolů orientovaném směru. Kapaliny tak opouštějí stříkací hlavici ve formě úzkého a přesně vymezeného paprsku.

Stříkací hlavice podle obr. 13 může mít destičky vyrobeny z vodivého nebo polovodivého materiálu nebo mohou být tvořeny izolačními destičkami s elektrodami vytvořenými ve formě kovových vložek.

Další stříkací hlavice podle vynálezu má prstencové výstupní štěrbiny podobně uspořádané jako u stříkací hlavice podle obr. 7. V tomto dalším příkladném provedení stříkací hlavice však mezilehlý prstencový prvek, obdobný mezilehlému trubkovému prvku 43 z obr. 7, má výstupní hranu umístěnu o 2 až 3 mm níže ve směru proudění kapalin než výstupní hrany radiálně vnitřních a vnějších trubkových prvků. Kromě toho v podélném osovém řezu, který je zobrazen na obr. 7, svírají spolu radiálně vnitřní a vnější strany mezilehlého trubkového prvku v oblasti výstupní hrany úhel 20°. Radiálně vnější strana vnějšího trubkového prvku svírá s radiálně vnitřní stranou vnitřního trubkového prvku úhel 90°.

Bylo zjištěno, že při použití stříkací hlavice podle obr. 13 a odpovídající stříkací hlavice s prstencovými výstupními štěrbinami je možno dosáhnout dobrých výsledků u ostré výstupní hrany střední destičky 91 nebo prstencového mezilehlého trubkového prvku v rozsahu ostrých úhlů od 10° do 60° a při vytvoření příslušných bočních stran vnějších destiček 93, 95 nebo prstencového vnitřního a vnějšího trubkového prvku ve sklonu, při kterém tyto strany spolu svírají úhel od 80° do 150°.

U všech stříkacích hlavic, popsaných v předchozím popisu, bylo zjištěno, že elektrické pole od 5 do 30 kV/cm je dostatečně vysoké pro výstup kapaliny ze stříkacích hlav ve formě paprsků.

Každá ze stříkacích hlavic, zobrazených na obr. 4 až 13, může být opatřena elektrodovými prvky podobného druhu jako v příkladu na obr. 4. U příkladu podle obr. 7 je nutno použít prstencových elektrodových prvků.

Všechna příkladná provedení stříkacích hlavic, popsaná v předchozím popisu, mohou být použita pro míchání různých kapalin.

Zařízení podle vynálezu je především vhodné pro nanášení materiálu tvořeného směsí dvou kapalných složek, které spolu rychle reagují pro vytvoření pevného povlaku na předmětech. Reakční doba těchto složek však na druhé straně musí být dostatečně dlouhá, aby kapalné paprsky vystupující ze stříkací hlavice zůstávaly v tekuté formě, dokud paprsek neztratí stabilitu a nerozpadne se na nabité kapičky. Tuhnutí směsi musí začít až po dopadu kapiček na povrch předmětu.

Kapalnými látkami, které mohou být použity k tomuto účelu, jsou monomery a/nebo předpolymery s katalyzátory nebo bez nich, nadouvadla a pigmenty.

Těmito látkami jsou například polymemí pěnové materiály, zejména polyuretan, u kterých jsou kapalnými složkami polyol a diizokyanát, z nichž nejméně jedna látka je rozpuštěna v nadouvadle, rychle tvrdnoucí dvousložkové nátěrové systémy, tenké polymemí filmy, zejména silikonové povlaky, vytvářené z kapalných složek obsahujících 50 % silikonového polymeru, rozpuštěného v ředidle, se 4 % platinového katalyzátoru, a 50 % silikonového polymeru, rovněž rozpuštěného v ředidle, s 4 % polymeru zajišťujícího zesítění silikonu, přičemž dalším příkladem jsou dvousložkové lepicí systémy.

Cíl nebo předmět, který má být opatřen povlakem takového materiálu, může být například držen v ruce. V takovém případě je zařízení zvláště výhodné pro nanášení povlaků na předměty

-8CZ 282857 B6 složitého tvaru, přičemž jsou snadno vytvářeny i tvrdé povlakové vrstvy.

V alternativním provedení může být postřikovaným předmětem plošný materiál, například plech, který se v průběhu stříkání pohybuje podél výrobní linky. Pro tento případ je zvláště výhodná stříkací hlavice s přímou výstupní štěrbinou, kolmou na směr pohybu plechu.

Každé z popsaných zařízení může být také využito pro výrobu předmětů ve formě kuliček nebo vláken. Při výrobě kuliček musí složky kapalin mezi sebou reagovat tak rychle, aby vznikaly tuhé částice po rozpadu každého paprsku kapaliny na jednotlivé nabité kapičky, ale ještě před dopadem těchto kapiček na cílovou plochu. Při výrobě vláken musí složky kapalné směsi mezi sebou reagovat pro vytvoření pevného vlákna dříve než se paprsek kapaliny začne rozpadat na jednotlivé nabité kapičky. Výsledné pevné vlákno se potom plynule navíjí na podpěru rychlostí, která je stejná jako výstupní rychlost paprsku výchozí kapaliny. Je zřejmé, že pro výrobu vláken je nutno použít látek s velmi krátkou reakční dobou.

Třetí možností využití zařízení popsaného v předchozích příkladech je vyvolání rozprašovacího efektu u fyzikálně neslučitelných kapalin. Příkladem může být provádění postřiků v zemědělství a jiných technických oborech, ve kterých může být výhodné stříkat současně koloidní látku a kapalinu, která při styku s koloidní látkou vytváří vločky. Při použití zařízení podle vynálezu se koloidní látka nedostává do styku s kapalinou, dokud obě tyto látky neopustí stříkací hlavici, takže před výstupem z hlavice nemůže dojít k degradaci koloidní látky vyvločkováním.

Zařízení podle vynálezu může být konečně využíváno k postřiku kapalinami, jejichž elektrické vlastnosti, například měrný odpor, by jinak byly příčinou nevhodnosti těchto kapalin pro nanášení stříkáním v elektrostatickém poli. V takovém případě se do zařízení přivádí postřikovači kapalina a nosná kapalina s vhodným měrným odporem. Zařízení podle vynálezu je zejména použitelné také pro postřikování zemědělských kultur.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (21)

1. Způsob elektrostatického postřikování předmětů nejméně dvěma kapalinami, vyznačující se tím, že kapaliny (A, B) se přivádějí do od sebe oddělených přívodních kanálů (4, 6) ve stříkací hlavici a na paprsky (20) kapalin (A, B), vystupující z ústí přívodních kanálů (4, 6), se působí elektrickým polem s intenzitou dostatečnou k odvádění směsi kapalin (A, B) ze stříkací hlavice a ze směsi kapalin (A, B) se vytvářejí paprsky (20) stříkacích kapalin (A, B).

2. Zařízení kprovádění způsobu podle nároku 1, obsahující stříkací hlavici, vyznačující se t í m , že stříkací hlavice obsahuje nejméně dva přívodní kanály (4, 6) vyústěné ve výstupech, za kterými se dráhy kapalin (A, B) z různých kanálů (4, 6) protínají, a z ústrojí pro vytváření elektrostatického pole v oblasti výstupů přívodních kanálů (4, 6).

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že stříkací hlavice obsahuje skupinu destiček (1, 3, 5), upevněných v odstupech od sebe, mezi nimiž jsou vytvořeny přívodní kanály (4, 6).

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že stříkací hlavice je tvořena střední destičkou (1) a dvěma vnějšími destičkami (3, 5), mezi každou vnější destičkou (3, 5) a střední destičkou (1) je vytvořen přívodní kanál (4, 6) a výstupy stříkací hlavice jsou vymezeny

-9CZ 282857 B6 mezi vnějšími výstupními hranami (7, 10, 12) každé z destiček (1, 3, 5), přičemž výstupní hrana (7) střední destičky (1) je umístěna dále ve směru proudění kapalin (A, B) než výstupní hrany (10, 12) vnějších destiček (3, 5).

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že u střední destičky (1) je úhel sevřený mezi jejími oběma protilehlými stranami klínovitého konce, končícího výstupní hranou (7), menší než úhel sevřený mezi skosenými úseky vnějších stran vnějších destiček (3, 5).

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že úhel sevřený mezi oběma protilehlými stranami klínovitého konce střední destičky (1) je 10° až 60° a úhel sevřený mezi skosenými úseky vnějších stran vnějších destiček (3, 5) je 80° až 150°.

7. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že stříkací hlavice sestává z koaxiálně uspořádaných trubkových prvků (41, 43, 45) a každý přívodní kanál (40, 42) je tvořen mezerou mezi sousedními trubkovými prvky (41, 43, 45).

8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že stříkací hlavice obsahuje vnitřní trubkový prvek (41), mezilehlý trubkový prvek (43) a vnější trubkový prvek (47) a její výstupy jsou tvořeny prstencovými štěrbinami mezi vnějšími výstupními hranami trubkových prvků (41, 43, 45), přičemž axiálně vnější výstupní hrana mezilehlého trubkového prvku (43) je umístěna ve směru proudění kapaliny dále než vnější výstupní hrany vnějšího trubkového prvku (45) a vnitřního trubkového prvku (41).

9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že úhel sevřený v axiálním řezu mezi protilehlými stranami mezilehlého trubkového prvku (43) v místě jeho výstupní hrany je menší než úhel sevřený mezi radiálně vnější stranou vnějšího trubkového prvku (45) a radiálně vnitřní stranou vnitřního trubkového prvku (41).

10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že úhel sevřený v axiálním řezu mezi protilehlými stranami mezilehlého trubkového prvku (43) v místě jeho výstupní hrany je od 10° do 60° a úhel sevřený mezi radiálně vnější stranou vnějšího trubkového prvku (45) a radiálně vnitřní stranou vnitřního trubkového prvku (41) je od 80° do 150°.

11. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že stříkací hlavice sestává ze základního tělesa (61) s kuželovitou špičkou, ve kterém jsou vytvořeny přívodní kanály (63, 65, 67, 69) procházející základním tělesem (61) k výstupům umístěným v oblasti jeho špičky.

12. Zařízení podle nároků 2ažll, vyznačující se tím, že povrch základního tělesa (61) je v oblasti výstupů přívodních kanálů (63, 65, 67, 69) z vodivého nebo polovodivého materiálu a k tomuto povrchu je připojeno ústrojí pro vytváření elektrického pole.

13. Zařízení podle nároků 2 až 11, vyznačující se tím, že povrch základního tělesa (61) je v oblasti výstupů přívodních kanálů (63, 65, 67, 69) z nevodivého materiálu a v přívodních kanálech (63, 65, 67, 69) je před jejich výstupem uložena vedle dráhy nejméně jedné kapaliny elektroda, ke které je připojeno ústrojí pro generování elektrického napětí.

14. Zařízení podle nároků 2 až 11, vyznačující se tím, že vedle stříkací hlavice je umístěn nejméně jeden elektrodový prvek (29), spojený se zdrojem druhého elektrického napětí, odlišného od prvního elektrického napětí zdroje připojeného na přívodní kanály (4, 6) pro přívod kapalin.

- 10CZ 282857 B6

15. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že pro postřik cílového předmětu (16), na kterém je nulové napětí, je první zdroj napětí nastaven na hodnotu 1 až 20 kV a druhý zdroj napětí má na výstupu napětí rovné nebo blízké potenciálu země.

16. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že pro postřik cílového předmětu (16), na kterém je nulové napětí, je zdroj prvního napětí nastaven na hodnotu 25 až 50 kV a zdroj druhého napětí má na výstupu napětí 10 až 40 kV.

17. Zařízení podle nároků 14 až 16, vyznačující se tím, že elektrodový prvek (29) obsahuje jádro z vodivého nebo polovodivého materiálu, opláštěné materiálem s vysokou dielektrickou pevností a s vysokým měrným odporem pro zamezení jiskření a odvádění elektrického náboje.

18. Zařízení podle nároku 17, vyznačující se tím, že elektrodový prvek (29) je opatřen stínícím materiálem, jehož objemový odpor má hodnotu 5 x 10¹¹ až 5 x 10¹³ Q.cm, dielektrická pevnost stínícího materiálu je větší než 15 kV/mm a jeho tloušťka je 0,75 mm až 5,0 mm.

19. Zařízení podle nároku 17, vyznačující se tím, že tloušťka stínícího materiálu je 1,5 mm až 3,0 mm.

20. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že měrný odpor stínícího materiálu je od 5 x 10¹⁰ do 5 x 10¹² Q.cm.

21. Zařízení podle nároků 2 až 20, vyznačující se tím, že obsahuje přívodní ústrojí plynu, směrované do oblasti elektrického pole.