FI81280B - Elektrostatisk spraying. - Google Patents

Description

1 81280 Sähköstaattinen sumutus Tämä keksintö kohdistuu sähköstaattiseen sumutus-laitteeseen, joka käsittää sähköstaattisen sumutuspään, 5 välineet sumutuspäästä poistuvaan nesteeseen kohdistet tavan ensimmäisen sähköpotentiaalin muodostamiseksi, sumutuspään läheisyyteen asennettavan elektrodin ja välineet toisen sähköisen potentiaalin kohdistamiseksi elektrodiin siten, että poistuvan nesteen ja elektrodin väliin muodos-10 tuu voimakas sähkökenttä, jolloin kentän voimakkuus on riittävä aiheuttamaan poistuvan nesteen sumuttumisen ja jolloin elektrodi käsittää johtavaa tai puolijohtavaa materiaalia olevan ytimen, joka sijaitsee vaipan sisällä.

GB-patentissa n:o 1 569 707 on esitetty sähköstaat-15 tinen sumutuslaite, jolloin sumutuspäässä on johtava tai puolijohtava pinta, joka varataan suuruusluokkaa 1-20 kilovolttia olevaan potentiaaliin ja sähkökenttää tehostava elektrodi, joka on asennettu pinnan läheisyyteen ja kytketty maapotentiaaliin. Kun sumutettavaa nestettä syöte-20 tään sumutuspäähän, sähköstaattinen kenttä pinnalla on riittävä aiheuttamaan nesteen sumuttumisen ilman merkittävää koronapurkausta. Varatut nesteosaset, jotka poistuvat sumutuspäästä, ohjautuvat elektrodin ohitse kohteeseen, s* joka on myös maapotentiaalissa.

25 Maadoitetun sähkökenttää tehostavan elektrodin käyttö tarjoaa kolme etua. Ensiksi sähköstaattinen kenttä johtavalla tai puolijohtavalla pinnalla on suurempi kuin se olisi muutoin, koska elektrodi on paljon lähempänä pintaa kuin kohdetta. Tämä tarkoittaa, että voidaan käyttää 30 halvempaa ja turvallisempaa generaattoria. Toiseksi välimatka elektrodin ja johtavan tai puolijohtavan pinnan välillä ja siten sähköstaattinen kenttä pinnalla on vakio. Sumutuskäsittelyissä, joissa käytetään sumutuspään liikuttamista kohteen suhteen, kuten viljaa sumutettaessa, voi 35 esiintyä suuria muutoksia etäisyydessä sumutuspään ja koh- 2 81280 esiintyä suuria muutoksia etäisyydessä sumutuspään ja kohteen välillä. Jos kenttää tehostavaa elektrodia ei käytetä, aiheuttavat nämä muutokset vastaavia vaihteluita todellisessa sähköstaattisessa kentässä. Lopuksi sumutuskä-5 sittelyissä, joissa muodostuu pieniä sumutettavan nesteen etäispisaroita, nämä pienet osaset voivat kiinnittyä kenttää tehostavaan elektrodiin.

Suurimittaisessa maanviljelysumutuksessa on jatkuva tarve laitteesta, joka pystyy toimimaan suurilla virtaus-10 nopeuksilla ja myös esiintyy tarve pienempään pisarako-koon, esimerkiksi noin 30 mikrometrin läpimittaan saakka. Nämä tarpeet ovat ristiriitaisia, koska virtausnopeuden suurentaminen aiheuttaa pisaroiden koon kasvun muiden parametrien pysyessä vakioina. Lisäksi suuren virtausnopeu-15 den ja pienen pisarakoon yhdistelmä aiheuttaa pisaroiden suuren "vastasumutuksen", jota pisaroiden pääosa hylkii ja jotka asettuvat laitteelle tai ajautuvat pois ilmaan.

Keksinnön mukaiselle sähköstaattiselle sumutuslait-teelle on tunnusomaista, että vaipan (11) spesifinen re-20 sistanssi eli resistanssi 1 cm pitkän putken seinämän läpi putken sisäpinnalta sen ulkopuolelle on välillä 5 x 1010 - 5 x 1012 ohmi.cm.

Laite voi edelleen käsittää eristysvälineet, jotka on siten sijoitettu, että vastus mainitun varauksen vir-25 taukselle vaippamateriaalin pinnan ylitse mainittuun johtavaan tai puolijohtavaan ytimeen on suurempi kuin vastus mainitun varauksen virtaukselle vaippamateriaalin lävitse johtavaan tai puolijohtavaan ytimeen. Sopivasti välineisiin toisen sähköpotentiaalin muodostamiseksi siten kuuluu 30 sähköjohdin, joka on sähköisesti kytketty johtavaan tai puolijohtavaan ytimeen ja jolla on eristävää materiaalia oleva suojakuori ja eristysvälineet on sijoitettu vaippa-materiaalin ja suojakuoren toisiinsa kiinnittyvien osien väliin.

35 Sumutuspäähän voi kuulua yleensä pyöreä suutin yleensä pyöreän elektrodin kanssa. Vaihtoehtoisesti sumu- li 3 81280 tuspäähän voi kuulua yleensä rengasmainen suutin ja elektrodi muodostuu yleensä rengasmaisesta elektrodiosasta ja/ tai yleensä levymäisestä elektrodiosasta. Vaihtoehtoisesti sumutuspäässä voi olla lineaarinen suutin, missä tapauk-5 sessa elektrodi muodostuu kahdesta, toisistaan erillään olevasta, yhdensuuntaisiksi sijoitetuista lineaarisista osista.

On havaittu, että tällä "puolieristävällä" vaipalla elektrodilla on lukuisia etuja ja että materiaalin ominai-10 suuksilla, erikoisesti tilavuusominaisvastuksella, on päävaikutus sumuttimiemme suorituskykyyn ja luotettavuuteen. "Puolieristävä" vaippa antaa suuren paikallisen vastuksen sumutuspään ja läheisen elektrodin välille, mikä sallii potentiaalin vaipan ulkopinnan jokaisessa pisteessä muut-15 tua ytimelle muodostetusta potentiaalista paikallisen säh-kövirtauksen mukaan.

Tämä estää vaurioittavan kipinöinnin sumutuspään ja elektrodin välillä ja sallii suuremman potentiaalieron ylläpitämisen sumutuspään ja elektrodin välillä. Se estää 20 myös vaurioittavan koronan, mitä voi esiintyä kuidun tai muun lian esiintymisestä elektrodilla. Lisäksi se vähentää vahingoittavaa vaikutusta mekaanisten vikojen sumutuksessa ja nesteen haitallista kerääntymistä elektrodille. Erikoisesti elektrodin tarkka sijainti sumutuspään suhteen on 25 vähemmän kriittinen.

Vaikka edellä mainitut edut perustuvat vaippamate-riaaliin, jonka tilavuusominaisvastus on riittävän suuri niin, jos ominaisvastus on liian suuri, varauksen vuoto materiaalin lävitse voi olla liian pieni ja siten sumut-30 tuminen heikkenee. Maanviljelyksessä tilavuusominaisvas- tuksen yläraja määräytyy sumuttajän tarpeen mukaan toimia sekä pienissä että suurissa kosteuspitoisuuksissa. On havaittu, että vaippamateriaalin tilavuusominaisvastus täytyy valita siten, että optimoidaan sumuttimien suoritus-35 kyky ja luotettavuus ja se on tavallisesti välillä 5xl0n -5xl013 ohmi.cm.

4 81280

Kuten seuraavassa esitetään, putkimaisessa muodossa olevalle vaippamateriaalille voidaan määrittää spesifinen vastus R. Suositeltava arvo spesifiselle vastukselle on välillä 5xl010 - 5xl012 ohmi.cm.

5 Materiaalin dielektrisen lujuuden ja vaipan paksuu den täytyy olla riittävät kestääkseen potentiaalieron su-mutuspään ja elektrodin johtavan ytimen välillä ilman sähköistä läpilyöntiä. Vaippamateriaalin dielektrinen lujuus on sopivasti suurempi kuin 15 kV/mm ja vaipan paksuus on 10 sopivasti 0,75-5,0 mm, edullisesti 1,5-3,5 mm. Käyttöä varten maanviljelysumuttimessa täytyy vaipan materiaalin olla sekä mekaanisesti että sähköisesti stabiilin sumutet-tavien maanviljelyskemikaalien suhteen sekä myös sääolosuhteiden suhteen. Vaipan täytyy myös olla mekaanisesti 15 luja.

Edullisesti toisen sähköpotentiaalin napaisuus on sama kuin ensimmäisen sähköpotentiaalin ja on arvoltaan ensimmäisen sähköpotentiaalin ja laitteella sumutettavan kohteen potentiaalin välillä, jolloin toinen potentiaali 20 on riittävästi poikkeava ensimmäisestä potentiaalista su-mutettavaa nestettä varten mutta riittävän lähellä ensimmäistä potentiaalia nesteen varattuja pisaroita varten niin, että sumutuspää torjuu ne kohti kohdetta.

Keksintöä esitellään seuraavassa esimerkin avulla 25 mukaan liitettyihin piirroksiin viitaten, joista kuvio 1 on poikkileikkaus sumutuspäästä ja siihen liittyvästä elektrodista ensimmäisessä keksinnön mukaisessa sumutuslaitteessa; kuvio 2 on sivuleikkaus sumutusreunasta, jolloin 30 sumutusneste poistuu siitä kuvion 1 mukaista sumutuspäätä käytettäessä; kuviot 3-8 esittävät kaaviollisesti sumutuspäitä ja niihin liittyviä elektrodeja keksinnön mukaisissa muissa sumutuslaitteissa; ja 35 kuvio 9 on sivuleikkaus hammastetusta sumutusreu nasta, josta neste poistuu keksinnön mukaisessa seuraavas- 5 81280 sa laitteessa.

Piirrosten kuviossa 1 esitetty sumutuspää on osa traktoriin asennetusta laitteesta viljan sumutusta varten kasvinsuojeluainekoostumuksilla. Sumutuspäähän kuuluu kak-5 si pystyasennossa olevaa levyä 1 ja 3, jotka on asennettu yhdensuuntaisiksi toisistaan erilleen. Molemmat levyt on valmistettu messingistä tai jostain muusta johtavasta tai puolijohtavasta materiaalista. Levyjen 1 ja 3 väli muodostaa kanavan 13, jonka lävitse sumutettava neste voi vir-10 rata alaspäin jakeluontelosta 15 lineaariseen suulakkeeseen 5, joka on muodostettu levyn 3 suoran alareunan 17 ja levyn 1 viereisen osan väliin. Levyn 1 alareuna 19 on yleensä yhdensuuntainen levyn 3 alareunan 17 kanssa, mutta sijaitsee lyhyen matkan päässä sen alapuolella (so. myötä-15 virtaan). Reunan 19 säde on edullisesti pienempi kuin 0,5 mm.

Suuttimen 5 läheisyydessä on kaksi lineaarista elektrodiosaa 7, jotka muodostavat esillä olevan sumutus-pään elektrodin. Elektrodiosia 7 tuetaan vastaavien, eris-20 temateriaalia olevien levyjen 21 avulla.

Kumpikin elektrodiosista 7 muodostuu ytimestä 9, jonka läpimitta on 3-4 mm ja "puolieristävää" materiaalia olevasta vaipasta 11. Vaipan materiaalin tilavuusominais-vastus on alueella δχΙΟ11 - 5xl013 ohmi.cm ja paksuus noin 25 2 mm. Esimerkkejä sopivista vaippamateriaaleista ovat mää rätyt natronlasilaadut ja fenoliformaldehydi/paperi-yhdis-telmät. Kite-laatua olevat putket, joita toimittaa Tufnol Limited of Birmingham, Englanti, on havaittu erikoisen sopiviksi maanviljelysumuttimia varten. Kummankin osan 7 30 ydin 9 on muodostettu hiilipalloista, jotka on pakattu tiiviisti vaipan 11 sisään.

Kummankin elektrodiosan 7 ja osan 11 alareunan 19 välissä on noin 10 mm suuruinen rako ja molempien elektro-diosien 7 akselien välimatka on noin 16 mm.

35 Korkeajännitegeneraattori on kytketty levyyn 1 si- 6 81280 ten, että levyyn muodostuu 40 kV sähköpotentiaali. Elekt-rodlosat 7 on kytketty generaattorin väliulosottoon ja niihin on muodostettu noin 25 kV välipotentiaali.

Kytkentä generaattorin ja kummankin elektrodiosan 7 5 välillä suoritetaan suurjännitejohtimen avulla, jossa sähkö johdin sijaitsee polyetyleeniä tai muuta eristemateriaalia olevan kuoren sisällä. Kuoren lyhyt pääteosa on varustettu ulkopuolisella kierteityksellä, joka kiinnittyy vaipan 11 päätyosan sisäpuolisiin kierteisiin, jolloin johdin 10 ulottuu kuoren ulkopuolelle ja muodostaa sähkökytkennän ytimen 9 kanssa. Tyydyttävän kytkennän varmistamiseksi johtimen ja osan 7 välille, kuten seuraavassa esitetään, lämpökovettuvaa epoksihartsia levitetään kuoren ja vaipan kierteistettyihin päätyosiin ennen kiinnittämistä toisiin-15 sa.

Käytettäessä kuvion 1 mukainen sumutuspää yhdiste tään tankkiin (ei esitetty), joka sisältää nestemäistä kasvinsuojeluainetta, jonka tilavuusominaisvastus on 106 -1011 ohmi.cm, edullisesti 107 - 1010 ohmi.cm.

20 Sumutuspää sijoitetaan noin 40 cm etäisyydelle vil jasta ja traktoria, johon sumutuspää on sijoitettu, kuljetetaan maa-alueen ylitse.

Tankista syötetään nestettä onteloon 15, josta se virtaa alaspäin kanavan 13 kautta levyjen 1 ja 3 välillä 25 suuttimeen 5. Neste virtaa lopuksi levyn 1 toisen pinnan ylitse ennen saapumistaan tämän levyn terävään alareunaan 19.

Levyä 1 koskettavaan nesteeseen muodostuu sama sähköpotentiaali, kuin mikä on muodostettu tähän levyyn. Kun 30 neste saavuttaa reunan 19, kohdistuu siihen voimakas sähköstaattinen kenttä, joka vallitsee levyn 1 ja elektrodi-osien 7 välillä.

Piirrosten kuvioon 2 viitaten kentän voimakkuus on sellainen, että neste muodostuu sarjaksi nestevanoja 23 35 sen poistuessa levyn 1 alareunasta 19 ja siirtyy alaspäin li 7 81280 kohti viljelyä. Jokainen nestevana 23 sumuttuu sitten useiksi pisaroiksi 25. Vierekkäisten nestevanojen 23 välinen etäisyys määräytyy levyn 1 ja elektrodiosien 7 sähkö-potentiaalien suuruuden, nesteen ominaisuuksien ja vir-5 tausnopeuden mukaan ja se on tyypillisesti välillä 0,5-5 mm.

Suurilla virtausnopeuksilla, 250 cm3/min yhtä metriä kohti reunaa 19, sähköstaattisen kentän voimakkuus on vielä riittävä sumuttumista varten pisaroiksi, joiden läpi-10 mitta on suuruusluokkaa 100 mikrometriä. Kipinöinti levyjen 1 ja 3 sekä elektrodiosien 7 välillä estyy kuitenkin kummankin osan vaipan 11 vaikutuksesta.

Sumutuksen jatkuessa esiintyy taipumusta avaruus-varaukseen, mikä muodostuu pisarapilven vaikutuksesta su-15 mutuspään ja viljapellon välillä niiden poistuessa sumu-tusreunasta 19 ylöspäin kohti sumutuslaitteen tai traktorin muita osia. Elektrodiosien 7 potentiaali, jonka napaisuus on sama kuin pisaroiden varauksen, edistää pisaroiden siirtymistä alaspäin kohti viljapeltoa. Jokainen 20 varaus, joka ei keräänny osille 7, siirtyy poispäin vaipan 11 ja ytimen 9 kautta.

Tässä yhteydessä on huomattava, että "puolieristä-vien materiaalien", jotka soveltuvat käytettäviksi materiaalina vaippaa 11 varten, pintavastus yleensä vaihtelee 25 sille absorboituneiden kaasumaisten aineiden määrän ja muiden tekijöiden mukaan, mutta on se tavallisesti alempi kuin tilavuusominaisvastus. Ellei määrättyjä varokeinoja oteta huomioon elektrodiosaa 7 valmistettaessa, esiintyy täten vaara, että vaipan 11 ulkopinnalle kerääntynyt va-30 raus virtaa pitkin tätä pintaa vaipan toiseen päähän, vaipan rengasmaisen päätypinnan ylitse, vaipan sisäpinnan ja polyetyleenisuojakuoren välitse suurjännitejohdolle ja lopuksi osan 7 ytimelle 9 ja sähköjohtimelle. Jokainen varauksen virtaus pitkin vaipan 11 ulkopintaa aiheuttaa 35 potentiaalieron muodostumisen pinnan eri osien välille.

e 812S0 Tämä tarkoittaa, että potentiaaliero suuttimesta 5 poistuvan nesteen ja elektrodiosien 7 välillä vaihtelee sijainnin mukaan pitkin suuttimen ja osan pituussuuntaa. Tämä vuorostaan aiheuttaa vaihtelevan sähkökentän poistuvan 5 nesteen ja elektrodiosien välille ja siten epätasaisen sumuttumisen. Tämän varausvirran estämiseksi kokonaan tai suurimmaksi osaksi vaipan 11 pinnan ylitse ytimeen 9 levitetään edellä mainittua epoksihartsia vaipan ja suurjännitejohdon eristekuoren kierteiden avulla toisiinsa yhdis-10 tettävien päätyosien välille.

Kuvion 1 mukaisen sumutuspään rakennetta voidaan muuttaa tekemällä toinen levyistä 1 ja 3 johtavasta tai puolijohtavasta materiaalista ja toinen levy sähköä johtamattomasta materiaalista.

15 Piirrosten kuvioon 3 viitaten toisen keksinnön mu kaisen sumutuspään rakenne on samanlainen kuin kuviossa 1, jolloin käytetään kahta pystysuoraan sijaitsevaa levyä 27 ja 29, jotka vastaavat vastaavia kuvan 1 levyjä 1 ja 3, kanava 31 vastaa kanavaa 13 ja elektrodit 33 vastaavat 20 elektrodeja 7. Kuvion 3 sumutuspäässä kuitenkin levyn 27 alareuna 35 on sijoitettu samaan pystytasoon kuin levyn 29 alareuna 37. Alareunat 35 ja 37 muodostavat suuttimen raon 41 muodossa, josta nesteen sumutus tapahtuu.

Kuvion 3 mukaisen laitteen suositeltavassa raken-25 teessä raon 41 pituus on 50 cm ja leveys 125 mikrometriä. Kummassakin elektrodissa 33 on Kite-tyyppistä Tufnol-put-kea oleva vaippa ja hiilipalloja oleva ydin. Ytimen läpimitta on 6 mm ja vaipan ulkoläpimitta on 1 cm. Kummankin elektrodin 33 akseli on 4 mm raon 41 alapuolella ja kum-30 mankin elektrodin akselin välissä on 24 mm suuruinen rako. Sumutuspään levyille 27 ja 29 kytketään 40 kV jännite ja elektrodeille 33 kytketään 24 kV jännite. Käytettäessä sumutuspää sijoitetaan 30 cm etäisyydelle kohteesta, joka on maapotentiaalissa.

35 Laitetta on käytetty valkoöljyn ja sykloheksanonin 9 81280 seoksen sumuttamiseen, minkä seoksen ominaisvastus on 5xl08 ohmi.cm ja viskositeetti 8 cSt.

Virtausnopeuksilla 0,1, 1,0 ka 2,0 cm3/s pisaroiden keskimääräiset läpimitat olivat vastaavasti 46, 60 ja 95 5 mikrometriä.

Jos vaippamateriaali poistetaan kummaltakin elektrodilta 33 ja edellä mainitut jännitteet ylläpidetään, esiintyy voimakasta kipinöintiä eikä sumutus ole tehokasta. Kipinöinnin estämiseksi on välttämätöntä alentaa jän-10 nite-ero levyjen 27 ja 29 sekä elektrodien 33 välillä noin 8 kilovolttiin, so. levyillä 27 ja 29 pidetään 40 kV jännite ja elektrodeilla 33 32 kV jännite. Sumutus on tällöin mahdollista, mutta suorituskyky on huomattavasti alentunut, virtausnopeuksilla 0,5 ja 1,0 cm3/s saatiin pisaroi-15 den keskimääräisiksi läpimitoiksi noin 150 ja 250 mikro- metriä vastaavasti. Virtausnopeudella 2,0 cm3/s nesteseos pelkästään pisaroitui raosta 41.

Kolmas keksinnön mukainen sumutuspää on esitetty kuviossa 4, jossa kaksi pystysuoraa levyä 41 ja 43, jotka 20 muodostavat nestekanavan 45, on valmistettu eristemateriaalista. Kuten kuvion 3 toteutuksessa levyjen 41 ja 43 alareunat 47 ja 49 ovat vastaavasti samalla pystytasolla niin, että sumutusrako 51 määräytyy näiden reunojen avulla.

25 Sähköpotentiaalin muodostamisen sallimiseksi nes teeseen kuvion 4 mukaisessa sumutuspäässä, on elektrodi 53 kiinnitetty levyn 41 sille pinnalle, joka on levyn 43 vieressä ja joka käytön aikana on kosketuksessa nesteen kanssa. Kuten kuviossa 4 on esitetty elektrodi 53 on kytketty 30 jännitelähteeseen V^

Kuvion 4 mukaista sumutuspäätä käytettäessä vain pieni potentiaaliero on sähköpotentiaalin Vx elektrodilla 53 ja nesteen potentiaalin välillä raossa 51. Täten raosta 51 poistuvaan nesteeseen kohdistuu yhtä voimakas sähkö-35 staattinen kenttä kuin kuviossa 1 levyn 1 alareunaan 19.

10 81 280

Poistuva neste muodostuu siten nestevanoiksi ja sumuttuu edellä esitetyllä tavalla.

Kuviossa 5 on esitetty neljäs keksinnön mukainen sumutuspää, jossa kaksi pystysuuntaista levyä 53 Ja 55 5 vastaavasti on sijoitettu siten, että levyn 53 alareuna 57 on lyhyen etäisyyden päässä levyn 55 alareunan alapuolella. Levyt 55 ja 57 on valmistettu eristemateriaalista ja elektrodi 61 on sijoitettu levyn 53 alareunan 57 materiaaliin. Kuten kuvion 4 mukaisessa sumutuspäässä elektrodi 61 10 on kytketty jännitelähteeseen Vj.

Kuviossa 6 on esitetty seuraava keksinnön mukainen sumutuspää, jossa kaksi pystysuuntaista levyä 63 ja 65 valmistettuina eristemateriaalista on sijoitettu siten, että levyn 63 alareuna 67 on lyhyen etäisyyden päässä le-15 vyn 65 alareunan 69 alapuolella. Elektrodi 71 on sijoitettu levyn 65 sille pinnalle, joka on levyä 63 kohti ja muodostaa se yhden sivun kanavasta levyjen 63 ja 65 välissä.

Edellä esitetyissä sumutuspäissä neste, joka poistuu sumutuspäästä, sumutetaan suorasta reunasta (kuten 20 kuvioissa 1, 5 ja 6) tai raosta (kuten kuvioissa 3 ja 4). Kuvioissa 7 ja 8 esitetyissä vaihtoehtoisissa järjestelyissä reuna tai rako on pyöreä.

Tarkasteltaessa piirrosten kuviota 7 seuraavan keksinnön mukaiseen sumutuspäähän kuuluu ontto, sy1interimäi-25 nen suutinkappale 81, joka on varustettu jakeluontelolla 83 ja kanavalla 85. Kanavan 83 alaosassa on rengasmainen suutin 87. Kappale 81 on valmistettu johtavasta tai puoli-johtavasta materiaalista ja se on kytketty suurjännitejohtimen välityksellä suurjännitelähteeseen (ei esitetty).

30 Kappale 81 on kiinnitetty polypropyleenipitimeen 91, jossa on alaspäin ulottuva tanko 93 samankeskisesti kappaleen kanssa. Tanko 93 toimii suojaeristeenä johdinta 95 varten, joka johdin on kytketty generaattorin väliot-toon. Lisäksi tanko 93 toimii tukena elektrodia 97 varten, 35 joka on kytketty johtimen 95 alapäähän.

11 81280

Elektrodilla 97 on "puolieristävää" materiaalia oleva vaippa 99 ja ydin 101, joka on valmistettu messingistä tai muusta johtavasta tai puolijohtavasta materiaalista.

5 Kuten kuviossa 7 on esitetty, vaippaan 99 kuuluu sylinterimäinen osa 103, joka on sijoitettu pääsyvennyk-seen tangon 93 alapäässä ja levymäinen osa 105, joka kiinnittyy tangon alapäähän. Elektrodin 97 ytimessä 101 on kierteet sen yläpäässä, joka on kiinnitetty sisäpuolisesta 10 kierteistettyyn apusyvennykseen pääsyvennyksen yläpuolella tangossa 93.

Käytön aikana elektrodi 97 toimii samalla tavalla kuin vastaavat elektrodit edellä esitetyissä toteutuksissa. Kuitenkin kuviossa 7 esitetyssä laitteessa vaipan 99 15 sylinterimäinen osa 103 on tiukasti kiinnitetty pääsyven-nykseen tangossa 93 siten, että varausvirta on minimaalinen osasta 105 pitkin osan 103 sylinterimäistä pintaa ja tämän osan ylemmän rengasmaisen pinnan ylitse ytimeen 101. Kaikissa tapauksissa säteettäinen etäisyys osan 103 sylin-20 terimäisen pinnan ja ytimen 101 välillä on riittävän pieni varauksen vuotoa varten vaippamateriaalin pääosan lävitse ytimeen eikä virtaa osan 103 sylinterimäisen pinnan ja pääpintojen kautta. Täten kuvion 7 mukaisessa toteutuksessa ei ole välttämätöntä sijoittaa eristävää materiaalia 25 ytimen 101 yläpäässä olevien kierteiden ja tangossa 93 olevan apusyvennyksen väliin.

Kuviossa 8 on esitetty keksinnön toteutus, joka vastaa kuvion 7 mukaista toteutusta paitsi toisen elektro-diosan 105 suhteen. Osa 105 on yleensä pyöreä ja se on 30 sijoitettu säteettäisesti ulospäin suuttimesta 87. Kuten kuviossa 8 on esitetty, osassa 105 on messinkilangasta muodostuva ydin 107 ja "puolieristävää" materiaalia oleva vaippa 109. Vaippa 109 on kiinnitetty rengasmaiseen syvennykseen vaipan 111 alapäähän polypropyleenipitimessä 91. 35 Ydin 107 on sähköisesti kytketty samaan johtimeen 95 kuin i2 81 280 elektrodi 97.

Sumutuspään suora tai pyöreä reuna tai rako voidaan varustaa sarjalla hampaita. Tässä tapauksessa yksi neste-vana muodostuu jokaisessa hampaassa, kuten kuviossa 9 on 5 esitetty, elleivät hampaat ole liian lähellä toisiaan, jolloin joissakin hampaissa ei ole nestevanaa tai jos ne ovat liian kaukana toisistaan, jolloin joissakin hampaissa voi olla useampia kuin yksi nestevana. Vaihtoehtoisesti neste voidaan sumuttaa useissa toisistaan erillään olevis-10 sa aukoissa tai pisteissä.

On havaittu, että eräissä sumutuspäissä, esimerkiksi määrätyissä sumutuspäissä, joissa on lineaariset sumu-tusreunat tai -raot, on edullista saavutettavien kasvaneiden virtausnopeuksien ja/tai pienempien pisaroiden sekä 15 luotettavuuden suhteen käyttää "puolieristävää" vaippaa sumutuspäiden elektrodeilla, jolloin sumutuspäähän on muodostettu suuruusluokkaa 1-20 kV oleva potentiaali ja viereinen elektrodi on maapotentiaalissa.

Menetelmä, jota käytetään mittaamaan vaippaa 11 20 varten sopivien materiaalien tilavuusominaisvastusta, riippuu siitä, onko käytettävä materiaali levynä tai putkimaisessa muodossa.

Materiaaleja varten, jotka ovat saatavana levymuo-dossa, kuten melamiinille, käytetään BS 2782: osa 2:1978 25 menetelmää 202A.

Tätä menetelmää käytettäessä leikataan melamiini-levystä kiekko ja elohopeaelektrodit kohdistetaan kiekon molempiin pintoihin. Kiekon toisella pinnalla on pyöreä, 5 cm läpimittainen mittauselektrodi ja suojausrengaselektro-30 di, joka on samankeskinen mittauselektrodin kanssa ja jonka sisäläpimitta on 7 cm. Kiekon vastakkaisella pinnalla on peruselektrodi, joka peittää kiekon koko pinnan.

Brandenberg Model 2475R virtalähteen positiivinen napa kytketään perustelektrodiin ja virtalähteen negatii-35 vinen napa kytketään mittauselektrodiin ja suojauselektro- li ia 81280 diin. Kytketyn jännitteen mittaamiseksi Thurlby 1503-HA yleismittari kytketään virtalähteen positiivisen ja negatiivisen navan välille. Mittaus- ja peruselektrodien välillä kulkeva sähkövirta mitataan Keithley Model 617 5 elektrometrin avulla, joka on kytketty mittauselektrodin ja virtalähteen negatiivisen navan ja suojarengaselektro-din liitoskohdan välille. Teholähteen antojännite on noin 500 V ja elektrometrin tulojännitekuormitus on pienempi kuin 1 mV eikä amperimittaria huomioida ominaisvastusta 10 laskettaessa.

Tällä järjestelyllä materiaalin tilavuusominaisvas-tus saadaan kaavasta: n (2,5)2x500 15 p = _ i x t jossa i on mitattu sähkövirran voimakkuus ja t on kiekon paksuus.

20 Materiaalille, jota saadaan putkimaisessa muodossa, sylinterimäinen mittauselektrodi ja kaksi sylinterimäistä suojauselektrodia muodostetaan putken ulkopinnalle ja pe-ruselektrodi muodostetaan putken sisäpinnalle.

Mittauselektrodin pitkittäispituus oli 10 cm ja se 25 oli sijoitettu kahden suojauselektrodin väliin. Kummankin mittauselektrodin etäisyys mittauselektrodin vastaavasta päästä oli 1 cm.

Mittaus- ja suojauselektrodit olivat kaikki muodostettu metalloidusta melinex-kalvosta, joka ulottui kalvo-30 pitimestä putken vieressä olevaan ensimmäiseen ohjauste-laan, putken pinnan ympäri toiseen ohjaustelaan, joka oli ensimmäisen ohjaustelan vieressä ja lopuksi toiselta oh-jaustelalta kalvon jännitysjouseen. Kalvo kosketti putkea lähes sen kehän koko pituudelta. Sähköinen kosketusvastus 35 kalvon ja putken välillä oli pieni verrattuna putkimate-riaalin tilavuusominaisvastukseen.

i4 81 280

Peruselektrodi muodostettiin 80-450 mikrometrin läpimittaisista rautaosasista, jotka pakattiin putken sisälle. Eristystulppa sijoitettiin putken molempiin päihin.

Käytettiin edellä esitetyn tapaisia virtalähdettä 5 ja mittauslaitteita.

Kuten edellä on mainittu, "spesifinen resistanssi" R määritettiin vastuksena putken 1 cm pituisen seinäosan lävitse. Yksikkö on ohmi.cm ja putken seinäosan, jonka pituus on L cm, vastus saatiin jakamalla spesifinen resis-10 tanssi pituudella L. Täten spesifinen resistanssi, kun se mitataan edellä esitettyä elektrodirakennetta käyttäen, saadaan kaavasta: 500 x 10 15 R = _ ohmi.cm, i jossa i mitattu sähkövirran voimakkuus.

Materiaalin ominaisvastus on tällöin: 20 2 π r P = _

InirjTi) 25 jossa rG on putken ulkosäde ja rx on putken sisäsäde.

Eri materiaalien mittaustulokset ilmaistuna sekä spesifisenä resistanssina että ominaistilavuusvastuksena olivat seuraavat:

Spesifinen Ominaistilavuus-30 Näyte resistanssi vastus 1. Natronlasiputki l,9xl0120.cm 4,6xl013fl.cm id = 5,9 mm od = 7,9 mm 2. Alumiinioksidiputki *1,7χ1015Ω.αη *1,3xl015fi.cm 35 id * 3,4 mm od = 8,0 mm

II

15 812S0 3. Betoniputki 2,4χ101οΩ.αη 1,0χ10ηΩ.αη id = 1,7 nun od = 7,5 nun 4. Anglo-American "3,6χ1012Ω.αη 2.5χ1013Ω.αη 5 vulkanoitu kuituputki id = 4,1 mm od = 10,0 mm 5. Attwater-putki "1,2χ1012Ω.αη 8,4χ1012Ω.αη id = 3,9 mm 10 od = 9,6 mm 6. Tufnol-putki "1,0χ1012Ω.αη 9,4χ1012Ω.αη id = 3,2 mm od = 6,4 mm 7. Melamiinikiekko "*1,2χ10ηΩ.αη 6,2xl011O.cm 15 'alumiinioksidin ominaisvastuksen mittauksessa käytetty

jännite oli 1000V

"fenoli/formaldehydi-paperiputkia "'melamiinin spesifinen resistanssi laskettiin ominaisvastuksen mukaan putkelle, jonka od = 6 mm ja id = 2 mm.

20 On huomattava, että putki, jonka spesifinen resis tanssi R on alueella 5xl010 - 5xl012 ohmi.cm, kuten edellä on esitetty, voidaan saada käyttäen ohutseinäistä putkea, jonka ominaistilavuusvastus on verrattain suuri tai paksuseinäistä putkea, jonka ominaistilavuusvastus on verrat-25 tain pieni.

Materiaalien 1, 4, 5, 6 ja 7 spesifinen resistanssi ja ominaistilavuusvastus ovat riittävän pienet varausvuo-don sallimiseksi pinnalta materiaalin lävitse elektrodin johtavaan ytimeen, mutta riittävän suuret kipinöinnin es-30 tämiseksi.

Materiaalin 3. tapauksessa spesifinen resistanssi ja tilavuusominaisvastus ovat pienet. Varausvuoto on tällöin erinomainen. Kuitenkin kipinöinnin esto on riittämätön, mikä aiheuttaa, että sumuttuminen tapahtuu vain aika 35 ajoin.

i6 81 260

Materiaalin 2. spesifinen resistanssi ja tilavuus-ominaisvastus ovat suuret ja tällöin varausvuoto on riittämätön ja kentän voimakkuus on liian pieni tehokasta sumutusta varten.

5 Tuloksena materiaalit 1, 4, 5, 6 ja 7 ovat sopivia käytettäviksi vaippamateriaaleina elektrodeja varten keksinnön mukaisissa laitteissa. Materiaalit 2 ja 3 eivät sovellu tähän käyttöön.

On huomattava, että edellä esitetty laite soveltuu 10 muidenkin kuin maanviljelykemikaalien sumuttamiseen. Esimerkiksi laite soveltuu maalien ruiskutukseen, joiden ti-lavuusominaisvastukset ovat sopivia, so. 106 - 104 ohmi.cm, erikoisesti autojen ruiskumaalaukseen.

Laitetta voidaan käyttää myös pintojen päällystä-15 miseen öljyillä, polymeeriliuoksi11a, irroitusaineiden liuoksilla ja korrosionestoaineiden liuoksilla, mikäli tilavuusominaisvastukset ovat asianmukaisia.

Il

Claims (2)

17 81 280

1. Sähköstaattinen sumutuslaite, joka käsittää sähköstaattisen sumutuspään, välineet (VI) sumutuspäästä 5 poistuvaan nesteeseen kohdistettavan ensimmäisen sähköpo-tentiaalin muodostamiseksi, sumutuspään läheisyyteen asennettavan elektrodin (7) ja välineet (V2) toisen sähköisen potentiaalin kohdistamiseksi elektrodiin (7) siten, että poistuvan nesteen ja elektrodin (7) väliin muodostuu voi-10 makas sähkökenttä, jolloin kentän voimakkuus on riittävä aiheuttamaan poistuvan nesteen sumuttumisen ja jolloin elektrodi (7) käsittää johtavaa tai puolijohtavaa materiaalia olevan ytimen (9), joka sijaitsee vaipan (11) sisällä, tunnettu siitä, että vaipan (11) spesifinen 15 resistanssi eli resistanssi 1 cm pitkän putken seinämän läpi putken sisäpinnalta sen ulkopuolelle on välillä 5 x 1010 - 5 x 1012 ohmi.cm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähköstaattinen sumutuslaite, tunnettu siitä, että vaippamateri- 20 aalin (11) tilavuusominaisvastus on välillä SxlO11 - 5xl013 ohmi.cm. ie 812 80