EP0194619A2 - Kontaktaufladung mittels Rotationszerstäuber - Google Patents

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EP0194619A2
EP0194619A2 EP86103108A EP86103108A EP0194619A2 EP 0194619 A2 EP0194619 A2 EP 0194619A2 EP 86103108 A EP86103108 A EP 86103108A EP 86103108 A EP86103108 A EP 86103108A EP 0194619 A2 EP0194619 A2 EP 0194619A2
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EP
European Patent Office
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liquid
rotating disc
der
nozzle
spraying
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EP86103108A
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English (en)
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EP0194619A3 (de
Inventor
Bodo Dr. Maurer
Hans Groener
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0418—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces designed for spraying particulate material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces

Definitions

  • the present invention relates to a device for the safe dispensing of electrically charged drops via a rotary atomizer or another suitable spraying system.
  • Plant treatment agents are generally applied by generating a droplet spectrum in the range from 100 to 600 ⁇ m and then depositing these droplets under the influence of the kinetic energy imparted to the droplets in the dividing device and gravity.
  • the droplets are preferably deposited on the surfaces directly facing the spray device.
  • the amount of liquid applied per unit area must be minimized. There are limits to reducing the amount of liquid; on the one hand by the fact that a minimum number of drops per unit area of the plant surface must be applied to maintain the effectiveness of a crop protection agent and on the other hand by reducing the diameter of the drops increases the losses due to drift and evaporation.
  • the spraying and spraying process in agriculture must take place under changing and not always optimal spraying and spraying conditions.
  • the causes are the resistance to earth of the leaves to be coated, which changes with the water content of the plants and the soil, the influence of the electrical field in the vicinity of the spraying and spraying device, which changes with the geometry of the plants, and the change in the conductivity of the sprayed device due to different active ingredients and spraying liquid.
  • the drop charging can be done in different ways. Charging is possible before the drop is generated (contact charging). charging during drop generation (influenza charging) and charging after drop generation (corona charging). Extensive practical examinations have shown that a significant improvement in droplet accumulation is preferably achieved with contact charging.
  • contact charging One of the main reasons for the difficulties in using contact charging when spraying or spraying conductive liquids is that the electrical energy stored in the spraying system and in the container can be so great, with a correspondingly high voltage and electrical capacity, that the contact with live voltage Sharing is dangerous for humans.
  • liquid drops can be electrically charged by means of the contact charging recognized as particularly suitable and can be sprayed or sprayed safely from a container via a spraying or spraying system, without any restrictions in the size of the container, without spatial or financial costs Applications for intermediate containers are required, or that the functionality is tied to certain narrowly limited conductivity ranges of the liquid to be sprayed.
  • the system is particularly simple to set up, is ready for operation in any position, has low energy consumption, does not clog and can be retrofitted to conventional spraying and spraying systems.
  • the device according to the invention can also be used for coating paper and film webs, for painting metallic objects and for painting objects whose dissipation capacity is sufficient for conventional electrostatic coating.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of the device.
  • the liquid 2 is conveyed via a pump 3 from the earthed reservoir 1 via a valve 4 to a nozzle 5. Either by intermittent operation of the valve 4 or by a suitable choice of the nozzle 5, the liquid is in the form of individual drops or in the form of short liquid threads from the nozzle 5 over an air gap 6 of 3 to 30 cm, preferably 5 to 20 cm, on a rotating one Washer 7 sprayed or conveyed to another suitable collecting area.
  • the rotating disc 7 is driven by a motor 8 and electrically charged by a high voltage generator 9.
  • the air gap 6 serves to isolate the grounded liquid system, consisting of reservoir 1, pump 3, valve 4 and nozzle 5, from the charged dividing system, consisting of a rotating disk 7, motor 8 and high-voltage generator 9.
  • the geometry of the air gap depends on the level of high voltage applied.
  • An air gap 6 of 5 to 20 cm is suitable for the range between 50 and 100 kV recognized as particularly effective. Functionality of the system is ensured if the supplied liquid 2 does not establish a conductive connection between the nozzle 5 and the rotating disk 7 in a continuous jet.
  • the high-voltage system is enclosed by a housing 11 that can perform both spray protection and protection against contact. Due to the low electrical capacity of the charged system, special protective measures against unintentional contact with live parts are not necessary if the maximum current that can be emitted by the high-voltage generator 9 in short-circuit operation does not exceed a certain limit value.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum Ausbringen von Flüssigkeit (2) in Form von elektrisch aufgeladenen Tropfen über ein Spritzsystem, z. B. eine rotierende Scheibe (7), aus einem Vorratsbehälter (1), wobei der Vorratsbehälter (1) und alle Einrichtungen zur Förderung der Flüssigkeit (2), wie Pumpe (3) und Absperrventil (4) ungeladen sind, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Flüssigkeit (2) in Form von Tröpfchen oder in einem intermittierenden Strahl, z. B. durch eine Düse (5), über eine Luftstrecke (6) von 3 bis 30 cm, vorzugsweise von 5 bis 20 cm, auf eine rotierende Scheibe (7) gefördert wird, b) an der rotierenden Scheibe (7) Hochspannung von 10 bis 150 kV, vorzugsweise von 50 bis 100 kV, angelegt ist, c) die Flüssigkeit an der rotierenden Scheibe (7) aufgeladen und abgeschleudert wird und d) das Gehäuse des Rotationszerstäubers (11) so ausgebildet ist, daß elektrische Kraftwirkungen auf Personen oder benachbarte Anlagenteile verhindert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gefahrlosen Ausbringen elektrisch geladener Tropfen über einen Rotationszerstäuber oder ein anderes geeignetes Spritzsystem.
  • Das Ausbringen von Pflanzenbehandlungsmitteln erfolgt in der Regel durch Erzeugen eines Tropfenspektrums im Bereich von 100 bis 600 µm und anschließendes Ablagern dieser Tropfen unter dem Einfluß der den Tropfen in der Zerteilungseinrichtung-mitgegebenen kinetischen Energie und der Schwerkraft. Die Ablagerung der Tropfen erfolgt bevorzugt auf den der Sprüheinrichtung unmittelbar zugewandten Oberflächen.
  • Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird eine Minimierung der ausgebrachten Flüssigkeitsmenge je Flächeneinheit gefordert. Der Verminderung der Flüssigkeitsmenge sind Grenzen gesetzt; einerseits dadurch, daß zur Erhaltung der Wirksamkeit eines Pflanzenschutzmittels eine Mindestzahl von Tropfen je Flächeneinheit der Pflanzenoberfläche aufgebracht werden muß und andererseits dadurch, daß eine Verkleinerung des Tropfendurchmessers die Verluste durch Abtrift und Verdunstung erhöht.
  • Ähnlich der elektrostatischen Pulverlackierung wird daher seit langem versucht, die Anlagerung von Tröpfchen durch Anwendung elektrischer Kräfte zu verbessern. Diese Technik verspricht gegenüber der heute üblichen Praxis folgende Vorteile:
    • - Durch elektrische Kraftwirkungen wird die Gleichmäßigkeit der Verteilung von Tropfen beispielsweise in einem Pflanzenbestand entscheidend verbessert; die Anlagerung erfolgt nicht nur auf den der Sprüheinrichtung benachbarten, zugewandten Oberflächen, sondern auch an weiter entfernten Flächen und sogar auf den der Spritzeinrichtung abgewandten Flächen.
    • - Da die elektrischen Kraftwirkungen die Anlagerung besonders der kleinen Tropfen verbessern, wird es möglich, ein feineres Tropfenspektrum unter gleichzeitiger Verminderung der Verluste durch Abtrift und Verdunstung aufzubringen; dies ermöglicht eine erhebliche Verminderung der aufzuwendenden Flüssigkeitsmenge je Flächeneinheit und wegen der gezielten Aufbringung eine Verminderung der Umweltbelastung. Wirkstoffeinsparungen sind bei einzelnen Indikationen denkbar, vgl. hierzu E. Moser, K. Schmidt, "Besseren Pflanzenschutz mit elektrostatischer Aufladung", DLG-Mitteilungen 8/1982.
  • Im Gegensatz zur elektrostatischen Pulverbeschichtung in Lackieranlagen muß der Spritz- und Sprühvorgang in der Landwirtschaft unter wechselnden und nicht immer optimalen Spritz- und Sprühbedingungen erfolgen. Ursachen sind der mit dem Wassergehalt der Pflanzen und des Bodens veränderliche Erdableitwiderstand der zu beschichtenden Blätter, die mit der Geometrie der Pflanzen sich ändernde Beeinflussung des elektrischen Feldes in der Umgebung der Spritz- und Sprüheinrichtung und die durch unterschiedliche Wirkstoffe bedingte Änderung der Leitfähigkeit der zu verspritzenden und versprühenden Flüssigkeit.
  • Die Tropfenaufladung kann auf unterschiedliche Art vorgenommen werden. Möglich ist die Aufladung vor der Tropfenerzeugung (Kontaktaufladung). die Aufladung während der Tropfenerzeugung (Influenzaufladung) und die Aufladung nach der Tropfenerzeugung (Koronaaufladung). Umfangreiche Praxisuntersuchungen haben gezeigt, daß eine deutliche Verbesserung der Tropfenanlagerung vorzugsweise mit der Kontaktaufladung erreicht wird. Einer der Hauptgründe für die Schwierigkeiten beim Einsatz der Kontaktaufladung beim Verspritzen oder Versprühen leitfähiger Flüssigkeiten liegt darin begründet, daß die im Spritzsystem und im Behälter gespeicherte-elektrische Energie bei entsprechend hoher Spannung und elektrischer Kapazität so groß sein kann, daß das Berühren von unter Spannung stehenden Teilen für den Menschen gefährlich ist.
  • Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind bisher die folgenden Wege beschritten worden:
    • - Die zu verspritzende und versprühende leitfähige Flüssigkeit liegt an Hochspannung; zur Vermeidung sicherheitstechnischer Probleme wird die elektrische Kapazität des Gesamtsystems und damit das Fassungsvermögen des Behälters klein gehalten. Vorteil des Geräts ist der einfache, sicherheitstechnisch unbedenkliche Aufbau; Nachteil ist die Beschränkung in der Behältergröße.
    • - Zwischen einem geerdeten Vorratsbehälter großen Fassungsvermögens und einem über Hochspannung aufgeladenen Vorratsbehälter geringeren Fassungsvermögens wird ein Zwischenbehälter installiert. Über diesen Zwischenbehälter wird chargenweise Flüssigkeit vom geerdeten in den aufgeladenen Vorratsbehälter so transportiert, daß der Zwischenbehälter jeweils auf das Potential des mit ihm verbundenen.Vorratsbehälters ge- "bracht wird. Vorteil des Verfahrens ist der Wegfall in der Beschränkung der Behältergröße; Nachteil ist der ganz erhebliche Aufwand und Raumbedarf für die Installation des Zwischenbehältersystems.
    • - Zwischen den geerdeten Vorratsbehälter und die an Hochspannung liegende Düse wird eine lange Verbindungsleitung aus nichtleitfähigem Material montiert; die an der Düse angelegte Hochspannung baut sich über der als Widerstand wirkenden Flüssigkeitssäule bis zum Vorratsbehälter ab. Vorteil ist die kompakte, auch für nachträglichen Anbau an vorhandenes Gerät geeignete Einrichtung; von Nachteil ist die Einsatzmöglichkeit nur für gering leitfähige Flüssigkeiten, der hohe Druckverlust und die Verstopfungsneigung.
    • - Die zu verspritzende bzw. zu versprühende Flüssigkeit ist in einem nach außen elektrisch isolierten System untergebracht und kann mittels eines im Tank integrierten Hochspannungssystems aufgeladen werden. Dieses System kann in der Erwerbslandwirtschaft eingesetzt werden; sein Nachteil ist der Aufwand für die Isolation des gesamten Flüssigkeitssystems.
  • Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Beibehaltung der als besonders geeignet erkannten Kontaktaufladung eine einfache Vorrichtung zum gefahrlosen Verspritzen oder Versprühen elektrostatisch aufgeladener Tröpfchen zu konstruieren, wobei die im Behälter verfügbare Flüssigkeitsmenge ausreichend groß ist, um einen wirtschaftlichen Einsatz auf Bodengeräten in der Landwirtschaft oder anderen Spritzeinrichtungen großer Kapazität zu ermöglichen. .
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
    • a) die auszubringende Flüssigkeit in Form von Tröpfchen oder in einem intermittierenden Strahl, z.B. durch eine Düse, über eine Luftstrecke von 3 bis 30 cm, vorzugsweise von 5 bis 20 cm, auf eine rotierende Scheibe gefördert wird,
    • b) an der rotierenden Scheibe Hochspannung von 10 bis 150 kV, vorzugsweise von 50 bis 100 kV, angelegt ist,
    • c) die Flüssigkeit an der rotierenden Scheibe aufgeladen und abgeschleudert wird und .
    • d) das Gehäuse des Rotationszerstäubers so ausgebildet ist, daß elektrische Kraftwirkungen auf Personen oder benachbarte Anlagenteile verhindert werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt es, mittels der als besonders geeignet erkannten Kontaktaufladung Flüssigkeitstropfen elektrisch aufzuladen und über ein Spritz- oder Sprühsystem gefahrlos aus einem Behälter zu verspritzen oder versprühen, ohne daß Beschränkungen in der Größe des Behälters bestehen, ohne daß räumliche oder finanzielle Aufwendungen für Zwischenbehälter erforderlich sind, oder daß die Funktionsfähigkeit an bestimmte eng begrenzte Leitfähigkeitsbereiche der zu verspritzenden Flüssigkeit gebunden ist.
  • Das System ist besonders einfach im Aufbau, ist in jeder Lage betriebsbereit, hat geringen Energieverbrauch, verstopft nicht und kann an herkömmliche Spritz- und Sprühanlagen nachträglich angebaut werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt benutzt zur Ausbringung von Pflanzenbehandlungsmitteln. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Geräten in der Landwirtschaft bietet als zusätzliche Vorteile:
    • a) keine vorrichtungsbedingte Beschränkung der Anwendung in der Spritzbreite oder in der Spritzhöhe,
    • b) keine vorrichtungsbedingte Beschränkung bei besonders dichtem Pflanzenbewuchs, da der Teilchentransport durch Kombination aus Massekraft und elektrischer Kraft bewirkt wird,
    • c1 gegenüber der Ausbringung mit Handgeräten keine Abscheidung von Tropfen auf der mit der Ausbringung befaßten Person.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin verwendet werden zum Beschichten von Papier- und Folienbahnen, zum Lackieren von metallischen Gegenständen und zum Lackieren von Gegenständen, deren Ableitvermögen für übliche elektrostatische Beschichtung ausreicht.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt Figur 1 den schematischen Aufbau der Vorrichtung.
  • Die Flüssigkeit 2 wird über eine Pumpe 3 aus dem geerdeten Vorratsbehälter 1 über ein Ventil 4 zu einer Düse 5 gefördert. Entweder durch intermittierenden Betrieb des Ventils 4 oder durch geeignete Wahl der Düse 5 wird die Flüssigkeit in Form von Einzeltropfen oder in Form von kurzen Flüssigkeitsfäden von der Düse 5 über eine Luftstrecke 6 von 3 bis 30 cm, vorzugsweise 5 bis 20 cm, auf eine rotierende Scheibe 7 gespritzt oder auf eine andere geeignete Auffangfläche gefördert. Die rotierende Scheibe 7 wird über einen Motor 8 angetrieben und durch einen Hochspannungsgenerator 9 elektrisch aufgeladen. Die Luftstrecke 6 dient der Isolation des geerdeten Flüssigkeitssystems, bestehend aus Vorratsbehälter 1, Pumpe 3, Ventil 4 und Düse 5, von dem aufgeladenen Zerteilsystem, bestehend aus rotierender Scheibe 7, Motor 8 und Hochspannungsgenerator 9.
  • Besonders vorteilhaft ist es, den Hochspannungsgenerator 9 in das Gehäuse 11 zur Aufnahme der rotierenden Scheibe 7 zu integrieren und die Aufladung der Tröpfchen durch Variation der Hochspannung an die optimalen Spritzbedingungen anzupassen.
  • Die Geometrie der Luftstrecke ist abhängig von der Höhe der angelegten Hochspannung. Für den als besonders wirksam erkannten Bereich zwischen 50 und 100 kV ist eine Luftstrecke 6 von 5 bis 20 cm geeignet. Funktionsfähigkeit des Systems ist dann gewährleistet, wenn die zugeführte Flüssigkeit 2 nicht in zusammenhängendem Strahl eine leitfähige Verbindung zwischen Düse 5 und rotierender Scheibe 7 herstellt.
  • Das hochspannungsführende System ist von einem Gehäuse 11 umschlossen, daß sowohl Aufgaben des Spritzschutzes als auch des Berührungsschutzes erfüllen kann. Der geringen elektrischen Kapazität des aufgeladenen Systems wegen sind besondere Schutzmaßnahmen gegen unbeabsichtigtes Berühren spannungsführender Teile dann nicht erforderlich, wenn der Maximalstrom, der vom Hochspannungsgenerator 9 im Kurzschlußbetrieb abgegeben werden kann, einen bestimmten Grenzwert nicht übersteigt.
  • Zeichn.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Ausbringen von Flüssigkeit (2) in Form von elektrisch aufgeladenen Tropfen über ein Spritzsystem, z.B. eine rotierende Scheibe (7), aus einem Vorratsbehälter (1), wobei der Vorratsbehälter (1) und alle Einrichtungen zur Förderung der Flüssigkeit (2), wie Pumpe (3) und Absperrventil (4) ungeladen sind, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Flüssigkeit (2) in Form von Tröpfchen oder in einem intermittierenden Strahl, z.B. durch eine Düse (5), über eine Luftstrecke (6) von 3 bis 30 cm, vorzugsweise von 5 bis 20 cm, auf eine rotierende Scheibe (7) gefördert wird,
b) an der rotierenden Scheibe (7) Hochspannung von 10 bis 150 kV, vorzugsweise von 50 bis 100 kV, angelegt ist,
c) die Flüssigkeit an der rotierenden Scheibe (7) aufgeladen und abgeschleudert wird und
d) das Gehäuse des Rotationszerstäubers (11) so ausgebildet ist, daß elektrische Kraftwirkungen auf Personen oder benachbarte Anlagenteile verhindert werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine kontinuierlich oder intermittierend betriebene Düse (5).
3. Verwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 zum Ausbringen von Pflanzenbehandlungsmitteln in wäßriger oder nichtwäßriger Spritzbrühe.
4. Verwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 zum Beschichten von Papier- und Folienbahnen.
5. Verwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 zum Lackieren von Gegenständen.
EP86103108A 1985-03-15 1986-03-08 Kontaktaufladung mittels Rotationszerstäuber Withdrawn EP0194619A3 (de)

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