NO168994B - Elektrostatisk sproeyteapparat - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår elektrostatisk sprøyting.

Søkerens britiske patent nr. 1.569.707 viser et elektrostatisk sprøyteapparat hvor et sprøytehode har eri ledende eller halvledende overflate og blir ladet til et potensiale i området fra 1 til 20 kilovolt, og en feltforsterker-elektrode som er montert nær overflaten og er forbundet med jordpotensialet. Når sprøytevæske blir levert til sprøytehodet er det elektrostatiske felt på overflaten tilstrekkelig til å forårsake at væsken blir forstøvet uten noen vesentlig korona-utladning. Ladede partikler av væske som kommer ut av sprøytehodet blir utslynget forbi elektroden til et mål som også er på jordpotensialet.

Anordningen av den jordede feltforsterker-elektrode tilbyr tre fordeler. For det første er det elektrostatiske felt ved den ledende eller halvledende overflate større enn det ellers ville være, da elektroden er meget nærmere overflaten enn måiet er. Dette betyr at potensialet som påtrykkes overflaten kan være lavere, noe som betyr at en billigere og tryggere generator kan brukes. For det annet er avstanden mellom elektroden og den ledende eller halvledende overflate, og dermed det elektrostatiske felt på overflaten, konstant. I sprøyteoperasjoner som omfatter bevegelse av et sprøytehode i forhold til målet, f.eks. sprøyting av en avling, kan det være store variasjoner i avstanden mellom sprøytehodet og målet. Uten en feltforsterker-elektrode ville slike variasjoner i avstand bevirke tilsvarende variasjoner i det effektive elektrostatiske felt. Endelig, i sprøyteoperasjoner som genererer små satellitt-dråper av sprøytevæske kan slike små partikler bli trukket til feltforsterker-elektroden.

I jordbruks-sprøyteoperasjoner av større omfang er det en kontinuerlig etterspørsel etter apparater som er istand til å virke med høy gjennomstrømning, og det er også etterspørsel etter små dråper, f.eks. ned til ca. 30 mikrometers diameter. Disse kravene er motstridende, da økning av gjennomstrømningen genererer en økning i størrelsen på dråpene, når andre para-metre holdes konstante. Dessuten forårsaker kombinasjonen av høy gjennomstrømning og små dråper en stor tilbakesprut som blir frastøtt fra hovedansamlingen av dråper og som lander på apparatet eller driver bort i luften.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et elektrostatisk sprøyteapparat omfattende et elektrostatisk sprøytehode, en anordning for å påtrykke et første elektrisk potensiale på en væske som strømmer fra sprøytehodet, en elektrode montert nær sprøytehodet, og en anordning for å påtrykke et andre elektrisk potensiale på elektroden, slik at et intenst elektrisk felt blir utviklet mellom den utstrømmende væsken og elektroden,

idet feltets intensitet er tilstrekkelig til å forårsake forstøvning av utstrømmende væske, og hvor elektroden omfatter en kjerne av ledende eller halvedende materiale innesluttet i en mantel, og apparatet kjennetegnes ved at mantelen har en spesifikk resistans på 5 x IO10 til 5 x IO12 ohm cm.

Apparatet kan videre omfatte en isolerende anordning slik at resistansen mot strømmen av elektrisk ladning langs mantelmaterialets overflate til den nevnte ledende eller halvledende kjerne er større enn reistansen mot strømmen av en slik ladning gjennom mantelmaterialet til den ledende eller halvledende kjerne. En passende anordning for å påtrykke det annet elektriske potensiale omfatter så en elektrisk leder som er elektrisk forbundet med den ledende eller halvledende kjerne og som har et deksel av isolerende materiale, og den isolerende innretning er anordnet mellom tilstøtende deler av mantelmaterialet og dekselet.

Sprøytehodet kan omfatte en åpning med generelt sirkelrundt tverrsnitt, med en sirkelrund elektrode. Alternativt kan sprøytehodet omfatte en åpning med generelt ringformet tverrsnitt med en elektrode som omfatter et ringformet elektrode-element og/eller et generelt skiveformet elektrode-element. Alternativt kan sprøytehodet ha en lineær åpning, hvor elektroden omfatter to gjensidig adskilte, parallelle lineære elektrode-elementer.

Man har funnet at denne halv-isolerende mantel på elektroden har flere fordeler og at materialets egenskaper, spesielt volumresistiviteten, har en stor effekt på sprøyteapparatets virkningsgrad og pålitelighet. Den halv-isolerende mantelen danner en høy lokal resistans mellom sprøytehodet og den tilstøtende elektrodes ledende kjerne. Dette gjør det mulig for potensialet ved ethvert punkt på mantelens utvendige overflate å variere fra det potensialet som er påtrykt kjernen, avhengig av den lokale gjennomstrømning. Dette undertrykker forstyrrende gnistring mellom sprøytehodet og elektroden, og gjør det mulig å opprettholde en høyere potensialforskjell mellom sprøytehodet og elektroden. Det undertrykker også forstyrrende korona som kan forårsakes ved at fiber eller støv lander på elektroden. Dessuten reduseres den nedbrytende effekt på forstøvningen som ville resultere fra mekaniske feil og utilsiktet oppbygning av væske på elektroden. Spesielt er den nøyaktige plassering av elektroden i forhold til sprøytehodet mindre kritisk.

De ovennevnte fordeler er avhengige av at mantelmaterialet har en tilstrekkelig høy spesifikk resistans, men hvis den spesifikke resistansen er for høy, kan lekkasje av ladning gjennom materialet være for lav, og derfor vil forstøvingen bli forringet. I jordbruket er den øvre grense bestemt av behovet for å kunne benytte sprøyteapparatet både i lav og høy luft-fuktighet.

Som forklart nedenfor, kan en spesifikk resistans R defineres for mantelmateriale i rørform. Verdien for den spesifikke resistans ligger mellom 5 x IO<10> og 5 x 10<12>ohm cm.

Materialets dielektriske styrke og mantelens tykkelse må være tilstrekkelig til å motstå potensialforskjellen mellom sprøytehodet og den ledende kjerne i elektroden uten elektrisk sammenbrudd. En passende dielektrisk styrke for mantelmaterialet er over 15 kV/mm, og en passe tykkelse for mantelen er 0,75 til 5 mm, fortrinnsvis 1,5 til 3,5 mm. For bruk som en sprøyte-maskin i jordbruket må mantelmaterialet være både mekanisk og elektrisk stabilt for jordbrukskjemikalier som sprøytes, og for værforholdene. Mantelen må også være mekanisk robust.

Det annet elektriske potensiale har fortrinnsvis den samme polaritet som det første elektriske potensiale, og er mellom det første elektriske potensiale og potensialet for det mål som blir sprøytet av apparatet. Det annet potensiale er tilstrekkelig forskjellig fra det første potensiale til at væsken blir forstøvet, men nær nok til det det første potensiale til at ladede dråper av væsken blir frastøtt fra sprøytehodet og mot målet.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av eksempler, under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt av et sprøytehode med tilhørende elektrode i et første elektrostatisk sprøyteapparat ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser et sideriss av en forstøvnings-kant med sprøytevæske som kommer fra denne under bruk av sprøytehodet på figur 1; Fig. 3 til 8 viser skjematisk sprøytehoder og tilhørende elektroder i ytterligere sprøyteapparater ifølge oppfinnelsen; og Fig. 9 er et sideriss av en takket forstøvnings-kant med sprøytevæske som kommer fra denne, i et annet apparat ifølge oppfinnelsen.

Sprøytehodet vist på fig. 1 danner en del av et traktor-montert apparat for sprøyting av avlinger mot skadedyr. Sprøytehodet omfatter to stående plater 1 og 3 som er gjensidig adskilt og parallelle. Hver plate er utformet av messing eller et annet ledende eller halvledende materiale. Rommet mellom platene 1 og 3 danner en kanal 13 gjennom hvilken sprøytevæske kan strømme nedover fra et fordelings-galleri 15 til en lineær åpning 5 utformet ved en nedre rett kant 17 av platen 3 og en nærliggende del av platen 1. En nedre kant 19 på platen 1 er generelt parallell med men er plassert en kort avstand nedenfor (dvs. nedstrøm fra) den nedre kant 17 på platen 3. Kanten 19 har en radius på fortrinnsvis under 0,5 mm.

Nær åpningen 5 er det to lineære elektrode-elementer 7 som danner en elektrode for det foreliggende sprøytehode. Eletrode-elementene 7 er understøttet av de respektive plater 21 av et isolerende materiale.

Hvert elektrode-element 7 er utformet av en kjerne 9 med en diameter på 3 til 4 mm og en mantel 11 av "halvisolerende" materiale. Materialet i mantelen har en resistivitet innenfor området 5 x 101<1> til 5 x IO1<3> ohm cm og en tykkelse på omkring 2 mm. Eksempler på passende mantelmaterialer er visse grader av sodaglass og fenol-formaldehyd/papirsammensetninger. Rør av merket Kite, levert av Tufnol Limited fra Birmingham i England, er funnet spesielt egnede for jordbruks-sprøyteapparater. Kjernen 9 i hvert element 7 er utformet av perler av karbon, pakket tett inne i mantelen 11.

Det er en avstand på omtrent 10 mm mellom hvert elektrode-element 7 og den nedre kant 19 av element 1, og en avstand på omkring 16 mm mellom aksene for de to elektrode-elementene 7.

En høyspenningsgenerator er forbundet med platen 1 slik at platen blir holdt på et elektrisk potensiale på 40 kilovolt. Elektrode-elementene 7 er forbundet med et uttak på generatoren, og blir holdt på et mellom-potensiale på omkring 25 kilovolt.

Forbindelse mellom generatoren og hvert elektrode-element

7 er oppnådd ved hjelp av en høyspenningsledning med en elektrisk leder inne i et deksel av polyetylen, eller annet isolerende materiale. En kort endeseksjon av dekselet er utformet med en utvendig gjenge som går sammen med en innvendig gjenge i en endeseksjon på mantelen 11, slik at lederen stikker ut forbi dekselet for å gjøre elektrisk kontakt med kjernen 9. For å sikre tilfredsstillende forbindelse mellom ledningen og elementet 7 som beskrevet nedenfor, blir en varmeherdende epoxy-harpiks påført de gjengede endeseksjonene på dekselet og mantelen før de settes sammen.

I bruk blir sprøytehodet på figur 1 forbundet med en tank (ikke vist) som inneholder et flytende skadedyr-giftstoff med en volum-resistivitet på IO<6> til 10<11> ohm cm, fortrinnsvis IO<7 >til 10<10> ohm cm.

Sprøytehodet er plassert omkring 40 cm ovenfor avlingen, og traktoren som bærer sprøytehodet blir kjørt over marken.

Væske fra tanken blir levert til galleriet 15 hvorfra det flyter nedover gjennom kanalen 13 mellom platene 1 og 3 til åpningen 5. Til slutt flyter væsken over en side av platen 1 før den når den skarpe nedre kant 19 av denne platen.

Væske'i kontakt med platen 1 blir utsatt for det samme elektriske potensiale som potensialet som er påtrykt denne platen. Når væsken når kanten 19 blir den utsatt for et intenst elektrostatisk felt som finnes mellom platen 1 og elektrode-elementene 7. Det henvises nå til figur 2 på tegningene. Intensiteten av feltet er slik at væsken blir utformet til en rekke bånd 23 når den forlater den nedre kant 19 av platen 1 og beveger seg nedover mot avlingen. Hvert bånd 23 blir senere atomisert til en rekke små dråper 25. Avstanden mellom tlstøtende bånd 23 blir bestemt av størrelsen av det elektriske potensiale på platen 1 og elektrode-elementene 7, væskens egenskaper og strømhastigheten, og er typisk mellom 0,5 og 5 mm.

Ved store strømhastigheter på 250 ccm i minuttet pr. meter av kanten 19 er intensiteten av det elektrostatiske felt fremdeles tilstrekkelig til å forårsake forstøvning til små dråper med en diameter i størrelsesorden 100 mikrometer. Gnistring mellom platene 1 og 3 og elektrode-elementene 7 hindres imidlertid av mantelen 11 på hvert element.

Når sprøytingen fortsetter er det en tendens for rom-ladningen som dannes av en sky av dråper mellom sprøytehodet og avlingen til å frastøte videre dråper som kommer fra for-støvningskanten 19 oppover mot andre deler av sprøyteapparatet eller deler av traktoren. Potensialet på elektrode-elementene 7, som har den samme polaritet som ladningen på dråpene, tjener til å frastøte dråpene nedover mot avlingen. Enhver ladning som samler seg på elementene 7 blir ledet bort via mantelen 11 og kjernen 9.

I denne forbindelsen må man forstå at "halvisolerende materialer" som passer for bruk som materiale for mantelen 11 vanligvis har en overflate-resistivitet som er variabel, avhengig av mengden av gass-absorbsjon på overflaten og andre faktorer, men som vanligvis er lavere enn volum-resistiviteten. Hvis det ikke tas spesielle forholdsregler i konstruksjonen av elektrode-elementet 7 er det derfor en fare for at ladninger som samler seg på den ytre overflate av mantelen 11 vil flyte langs denne overflaten til en ende av mantelen, over en ringformet endeflate på mantelen, mellom den indre overflate av mantelen og den ytre overflate av polyetylen-dekselet på høyspenningsledningen, og endelig til kjernen 9 på elementet 7 og ledningen. Enhver strøm av ladning langs den ytre overflate av mantelen 11 forårsaker en potensial-forskjell mellom forskjellige deler av overflaten. Dette betyr at potensialforskjellen mellom væsken som kommer fra åpningen 5 og elektrode-elementene 7 varierer i henhold til plasseringen langs lengden av åpningen og elementet. Dette resulterer i sin tur i et variabelt elektrisk felt mellom væsken som kommer ut og elektrode-elementene, og derfor ujevn sprøyting. Det er for i det vesentlige å hindre en slik strøm av ladninger over overflaten av mantelen 11 til kjernen 9 at den ovennevnte epoxy-harpiks er påført mellom de gjengede seksjoner av mantelen og det isolerende deksel på høyspenningsledningen.

Konstruksjonen av sprøytehodet vist på figur 1 kan modifiseres ved å lage en av platene 1 og 3 av et ledende eller halvledende materiale, og den andre plate av et ikke-ledende materiale.

Det henvises nå til figur 3 på tegningen. Et annet sprøytehode ifølge oppfinnelsen har en lignende konstruksjon som sprøytehodet på figur 1. Det er et par stående plater 27 og 29 som svarer til henholdsvis platene 1 og 3 på figur 1, en kanal 31 som svarer til kanalen 13, og elektroder 33 som svarer til elektrodene 7. I sprøytehodet på figur 3 er det imidlertid en nedre kant 35 på platen 27 som er anbrakt i den samme vertikale stilling som en nedre kant 37 på platen 29. De nedre kantene 35 og 37 danner en åpning i form av en slisse 41 fra hvilken forstøvning av væsken finner sted.

I en foretrukken konstruksjon av apparatet på figur 3 har slissen 41 en lengde på 50 cm og en bredde på 125 mikrometer. Hver av elektrodene 33 har en mantel av merket Kite rørmateriale fra Tufnol og en kjerne av karbonperler. Kjernen er 6 mm i diameter og den utvendige diameter av mantelen er 1 cm. Aksen for hver elektrode 33 er 4 mm nedenfor slissen 41, og det er en avstand på 24 mm mellom aksene for de respektive elektroder. En spenning på 40 kilovolt er påtrykt på platene 27 og 29 i sprøytehodet, og en spenning på 24 kilovolt er påtrykt elektrodene 33. I bruk er sprøytehodet plassert 30 cm fra målet, som er på jordpotensialet.

Apparatet har vært brukt for å sprøyte en blanding av parafin og cykloheksanol, hvor blandingen har en resisitivtet på 5 x IO<8> ohm cm og en viskositet på 8 CSt.

Ved strømhastigheter på 0,5, 1,0 og 2,0 ccm pr. sekund er middeldiameteren på dråpene fra sprøytehodet henholdsvis 45, 60 og 95 mikrometer.

Hvis mantelmaterialet blir fjernet fra hver elektrode 33 og de ovennevnte spenninger opprettholdt, er det sterk gnistring og ingen effektiv sprøyting. For å unngå gnistring er det nødvendig å redusere spenningen mellom platene 27 og 29 og elektrodene 33 til omkring 8 kilowatt, dvs. platene 27 og 29 blir holdt på 40 kilovolt og elektrodene 33 på 32 kilovolt. Sprøyting er da mulig, men med meget redusert virkningsgrad, idet strømhastigheter på 0,5 og 0,1 ccm pr. sekund gir dråper med middeldiameter på henholdsvis omkring 150 og 250 mikrometer. Med en strømhastighet på 2,0 cm<3> pr. sekund vil blandingen av væsker bare dryppe fra slissen 41.

I et tredje sprøytehode ifølge oppfinnelsen, vist på figur 4, er det et par stående plater 41 og 43, laget av et isolerende materiale, som danner en væske-kanal 45. Som i utførelsen på figur 3 har platene 41 og 43 sine nedre kanter, henholdsvis 47 og 49, og i den samme vertikale posisjon slik at forstøvnings-spalten 50 dannes av disse to kantene.

For å gjøre det mulig å påtrykke et elektrisk potensial på væsken i sprøytehodet på figur 4 er det anordnet en elektrode 53 på overflaten av platen 41 som er nær platen 43, og som i bruk kommer i kontakt med væsken. Som vist på figur 4 er elektroden 53 forbundet med en spenningsgenerator

Når sprøytehodet på figur 4 er i bruk er det bare en liten potensialforskjell mellom det elektriske potensialet V± på elektroden 53 og potensialet på væsken ved spalten 51. Følgelig er væsken som kommer ut fra spalten 51 utsatt for et lignende intenst elektrostatisk felt som feltet ved den nedre kant 19 av platen 1 på figur 1. Væsken som kommer ut blir derfor formet til bånd og forstøvet på samme måten som beskrevet ovenfor. Figur 5 viser det fjerde sprøytehodet ifølge oppfinnelsen, hvor to stående plater 53 og 55 er anordnet med en nedre kant 57 av platen 53 en liten avstand nedenfor den nedre kant 59 av platen 55. Platene 53 og 55 er laget av et isolerende materiale, og en elektrode 61 er anordnet i materialet i platen 53 ved dens nedre kant 57. Som i sprøytehodet på figur 4 er elektroden 61 forbundet med en spenningsgenerator V^. Figur 6 viser ytterligere et sprøytehode ifølge oppfinnelsen, hvor stående plater 63 og 65 av isolerende materiale er anordnet med en nedre kant 67 på platen 63 en liten avstand nedenfor den nedre kant 69 på platen 65. En elektrode 71 er anordnet ved overflaten av platen 65, som vender mot platen 63 og danner en side av kanalen mellom platene 63 og 65.

I sprøytehodene som er beskrevet ovenfor blir væsken som kommer fra et sprøytehode forstøvet fra en rett kant (som i figurene 1, 5 og 6) eller fra en spalte (som i figurene 3 og 4). I alternative anordninger, vist på figurene 7 og 8, er kanten eller spalten sirkelrund.

Det henvises nå til figur 7. Et ytterligere sprøytehode ifølge oppfinnelsen omfatter en hul, sylindrisk dyse 81 som er utformet med et fordelingsgalleri 83 og en kanal 85. Ved en nedre ende av kanalen 83 er det en ringformet åpning 87. Delen 81 er laget av et ledende eller halvledende materiale, og er forbundet via en høyspenningsledning 89 med en høyspennings-generator (ikke vist).

Delen 81 henger fra en polypropylen-holder 91 som har en stamme 93 som strekker seg nedover, koaksielt med delen. Stammen 93 tjener som et isolerende deksel for en ledning 95 som er forbundet med et uttak på generatoren. I tillegg tjener stammen 93 som støtte for en elektrode 97 forbundet med den nedre ende av ledningen 95.

Elektroden 97 har en mantel 99 av "halv-isolerende" materiale og en kjerne 101 av messing eller annet ledende eller halvledende materiale.

Som vist på figur 7 omfatter mantelen 99 en sylindrisk seksjon 103 som går "inn i en utsparing ved en nedre ende av stammen 93, og en skiveformet seksjon 105 som griper inn i den nedre ende av stammen. Kjernen 101 i elektroden 97 har en gjenget øvre ende som skrues sammen med en innvendig gjenget utsparing ovenfor hoved-utsparingen i stammen 93.

I bruk virker elektroden 97 på en lignende måte som tilsvarende elektroder i de utførelser som er beskrevet ovenfor.

I apparatet på figur 7 er imidlertid den sylindriske seksjon 103 av mantelen 99 en presstilpasning inne i hoved-utsparingen i stammen 93, slik at det er minimum strøm av ladning fra seksjonen 10 5 langs den sylindriske overflate av seksjonen 103 og over en øvre, ringformet endeoverflate av den seksjonen til kjernen 101. I alle tilfelle er den radielle avstand mellom den sylindriske overflate på seksjonen 103 og kjernen 101 tilstrekkelig liten for at ladning kan lekke gjennom massen av mantelmaterialet til kjernen, heller enn å strømme via den sylindriske overflaten og endeoverflaten av seksjonen 103. Følgelig er det i utførelsen på figur 7 ikke nødvendig å anordne et isolerende materiale mellom gjengene på den øvre ende av kjernen 101 og den indre utsparing i stammen 93.

Figur 8 viser en utførelse av oppfinnelsen som svarer til utførelsen på figur 7 unntatt at det er anordnet et annet elektrode-element 105. Elementet 105 er generelt sirkelrundt, og er anbragt radielt utover fra åpningen 87. Som vist på figur 8 har elementet 105 en kjerne 107 av messingtråd og en mantel 109 av et "halv-isolerende" materiale. Mantelen 109 er tilpasset inne i en ringformet utsparing i en nedre ende av et skjørt 111 på polypropylen-holderen 91. Kjernen 107 er elektrisk forbundet med den samme ledning 95 som elektroden.97.

Den rette eller sirkelrunde kant eller spalte i et^sprøyte-hode kan utformes med en rekke takker eller tenner. I dette tilfelle dannes det et bånd ved hver tann, som vist på figur 9, hvis ikke tennene er for nær hverandre, i hvilket tilfelle noen av tennene ikke vil ha bånd, eller for langt fra hverandre, i hvilket tilfelle noen av tennene kan ha mer enn ett bånd. Alternativt kan væsken bli forstøvet, ved en rekke gjensidig adskilte hull eller punkter.

Man har funnet at det med visse sprøytehoder, f.eks. sprøytehoder med lineære forstøvnings-kanter eller spalter,

er mulig å oppnå fordeler med øket strømhastighet og/eller mindre dråper og med pålitelighet, ved å anordne en "halv-isolerende" mantel på elektrodene i sprøytehodet, med et potensiale i området 1 til 20 kilowatt påtrykt sprøytehodet,

og en nærliggende elektrode ved jordpotensialet.

Fremgangsmåten som benyttes til å måle volum-resistiviteten av materialer som passer for bruk i mantelen 11 avhenger av om materialet er tilgjengelig i ark- eller rørform.

For materialer som er tilgjengelig i arkform, såsom melamin, ble BS 2782: Part 2: 1978: Metode 202A benyttet.

Når denne fremgangsmåten ble benyttet med en skive skåret ut av et melaminark, og kvikksølv elektroder påført hver overflate av skiven. På en overflate av skiven var det en sirkelrund måle-elektrode med en diameter på 5 cm, og en beskyttelses-ring-elektrode, konsentrisk med måle-elektroden, men en innvendig diameter på 7 cm. På den motsatte side av skiven var det en base-elektrode som dekket hele skivens overflate.

Den positive terminal av en Brandenberg Modell 2475R kraftforsyningsenhet ble forbundet med base-elektroden, og den negative terminal av kraftforsyningsenheten ble forbundet med måle-elektroden og beskyttelseselektroden. Til å måle den på-trykte spenning ble det benyttet et Thurlby 1503-HA multimeter, forbundet mellom den positive og den negative terminal på kraftforsyningsenheten. Strøm mellom måle-elektroden og base-elektroden ble målt ved hjelp av et Keithley Modell 617 elektro-meter forbundet mellom måle-elektroden og forbindelsen mellom den negative terminal på kraftforsyningsenheten og beskyttelses-ring-elektroden. Kraftforsynings-enheten leverte omkring 50(f volt, spenningsbelastningen av elektrometeret var mindre enn 1 millivolt, og intet hensyn ble tatt til amperemeteret i be-regningen av resistivitet.

Med denne anordning er volumresistiviteten, p , av material-

et gitt ved:

hvor i er målt strøm og t er tykkelsen av skiven.

For materialer som er tilgjengelig i rørform, er en sylindrisk måle-elektrode og to sylindriske beskyttelseselektroder anordnet på en ytre overflate av røret, og en base-elektrode inne i røret.

Måle-elektroden hadde en aksiell lengde på 10 cm og var anbragt mellom de to beskyttelseselektrodene. Hver beskyttel-seselektrode var adskilt fra en nærliggende ende av måle-elektroden ved en avstand på 1 cm.

Måle- og beskyttelseselektrodene ble utformet av en metallisert melinex-film som strakte seg fra en filmklemme til en første leder-rulle nær røret, rundt overflaten av røret til en annen leder-rulle nær den første, og endelig fra den annen

leder-rulle til en film-belastningsfjær. Filmen var i kontakt med meget nær hele omkretsen av røret. Den elektriske kontakt-

resistans mellom filmen og røret var lav i sammenligning med volum-resistiviteten i rørmaterialet.

Base-elektroden ble utformet av jernpartikler med dimen-sjoner på 80 til 450 pm, pakket inne i røret. En isolerende plugg var satt i hver ande av røret.

En kraftforsyningsenhet og måleinstrumenter av samme typer som beskrevet ovenfor ble benyttet.

Som nevnt ovenfor ble en "spesifikk resistans" R definert som resistansen gjennom en 1 cm lang seksjon av rørveggen. Enheten var ohm cm, og veggresistansen av en rørseksjon med en aksiell lengde på L cm ble oppnådd ved å dividere den spesifikke resistans med L. Den spesifikke resistans, målt med den ovennevnte elektrode-utforming var gitt av:

ohm cm

hvor i er den målte strøm.

Resistiviteten av materialet blir da:

hvor ro er en ytre radius av røret og ri er en indre radius av røret.

Resultatet av målingene med forskjellige materialer, gitt både som en spesifikk resistans og som en volum-resistivitet var som følger:

Man vil forstå at et rør med spesifikk resistans R i området 5 x IO<10> til 5 x IO<12> ohm cm, som nevnt ovenfor, kan bli oppnådd med et tynnvegget rør med forholdsvis høy volum-resistivitet eller et tykkvegget rør med forholdsvis lav volum-resistivitet -

Materialene 1, 4, 5, 6 og 7 har spesifikk resistans og volum-resistivitet som er tilstrekkelig lavtil å tillate at ladning lekker fra overflaten gjennom materialet til den ledende kjerne i en elektrode, men tilstrekkelig høy til å under-trykke gnistring.

I tilfellet med materialet 3, er den spesifikke resistans og volum-resistiviteten lav. Det er derfor utmerket ladnings-lekkasje. Imidlertid er det utilstrekkelig undertrykkelse av gnistring, med det resultat at der vil bli avbrudd i sprøytingen.

Materialet 2 har høy spesifikk resistans og volum-resistivitet, og der er utilstrekkelig ladnings-lekkasje og en feltstyrke som er for lav til effektiv sprøyting.

Resultatet er at materialene 1, 4, 5, 6 og 7 er passende for bruk som mantelmateriale for elektroder i apparater ifølge den foreliggende oppfinnelse. Materialene 2 og 3 er uegnet for slik bruk.

Man vil forstå at apparatet som er beskrevet ovenfor er egnet for andre sprøytematerialer enn jordbruks-kjemikalier. Apparatet er f.eks. egnet for sprøyting av maling med passende volum-resistivitet, dvs. 10^ til 10"^ ohm cm, spesielt for sprøytelakkering av biler.

Apparatet kan også brukes for å dekke overflater med olje, polymer-oppløsninger, slippmidler og korrosjons-inhibitorer, avhengig av passende volumresistivitet.

Claims (18)

1. Elektrostatisk sprøyteapparat omfattende et elektrostatisk sprøytehode, en anordning (VI) for å påtrykke et første elektrisk potensiale på en væske som strømmer fra sprøytehodet, en elektrode (7) montert nær sprøytehodet, og en anordning (V2) for å påtrykke et andre elektrisk potensiale på elektroden (7) slik at et intenst elektrisk felt utvikles mellom den utstrøm-mende væsken og elektroden (7), idet feltets intensitet er tilstrekkelig til å forårsake forstøvning av utstrømmende væske, og idet elektroden (7) omfatter en kjerne (9) av ledende eller halvledende materiale innesluttet i en mantel (11), karakterisert ved at mantelen (11) har en spesifikk resistans på 5 x IO<10> til 5 x IO<12> ohm cm.

2. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en isolerende anordning innrettet slik at resistansen mot en strøm av elektrisk ladning langs mantelmaterialets (11) overflate er større enn resistansen mot en strøm av den nevnte ladning gjennom mantelmaterialet (11) til den ledende eller halvledende kjerne (9).

3. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at anordningen for å påtrykke det annet elektriske potensiale innbefatter en elektrisk leder som er elektrisk forbundet med den ledende eller halvledende kjerne (9) og har et deksel av isolerende materiale, og ved at den isolerende innretning er anordnet mellom deler av mantelmaterialet (11) og dekslet som ligger an mot hverandre.

4. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge krav 3, karakterisert ved at mantelmaterialet (11) omfatter en rørformet seksjon utformet med innvendige gjenger, at dekslet for den elektriske leder er utformet med utvendige gjenger, idet dekslet er i gjenge-inngrep med den rørformede seksjon av det isolerende materialet, og ved at den isolerende anordningen er anbrakt mellom de gjenge-inngripende delene av det nevnte deksel og den nevnte rørformede seksjon.

5. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at volum-resistiviteten til mantelmaterialet (11) ligger mellom 5 x IO<11> og 5 x IO<13> ohm cm.

6. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den dielektriske styrke av mantelmaterialet (11) er større enn 15 kV/mm.

7. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge krav 6 , karakterisert ved at tykkelsen av mantelmaterialet (11) er 0,75 til 5,0 mm.

8. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at mantelmaterialet (11) er sodaglass, fenol-formaldehyd-impregnert papir eller en melamin/ formaldehyd-kondenseringspolymer.

9. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at sprøytehodet innbefatter en kanal (13) gjennom hvilken væske strømmer til en åpning (5), hvor minst én sidevegg (1, 3) av kanalen (13) som er i kontakt med den utstrømmende væsken, er dannet av ledende eller halvledende materiale, og at det er tilveiebrakt en anordning for å forbinde elektrisk den ledende eller halvledende sidevegg (1, 3), eventuelt hver ledende eller halvledende sidevegg av kanalen (13) med nevnte anordning (VI) for å påtrykke det første elektriske potensiale på den utstrømmende væsken.

10. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at sprøytehodet innbefatter en kanal (45) som væske strømmer gjennom til en åpning (51), idet side-veggen eller hver sidevegg (41, 43) av kanalen som er i kontakt med den utstrømmende væsken, er dannet av et isolerende materiale, at en ytterligere elektrode (53) er tilveiebrakt nær åpningen (51), slik at den ytterligere elektroden (53) under bruk kontaktes av væske som strømmer gjennom sprøytehodet, og ved at det er tilveiebrakt en anordning for å forbinde elektrisk den ytterligere elektroden (53) med anordningen (VI) for å påtrykke det første elektriske potensiale på den utstrømmende væske.

11. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at sprøytehodet innbefatter to gjensidig adskilte, parallelt anordnede plater (1, 3), mellom hvilke det befinner seg en kanal hvor væske kan strømme til en lineær åpning (5), og at elektroden (7) omfatter minst ett elektrode-element som strekker seg parallelt eller i det vesentlige parallelt med den lineære åpningen (5).

12. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge krav 11, karakterisert ved at åpningen (5) er tildannet ved tilstøtende kanter av de respektive plater (1, 3).

13. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge krav 12, karakterisert ved at åpningen (5) er tildannet ved en kant (17) på en første plate (3) og en tilstøtende del av den andre plate (1), idet den andre platen (1) har en kant (19) som er parallell med, men befinner seg i kort nedstrøms avstand fra den nevnte kant (17) av den første platen (3).

14. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av kravene 1-11, karakterisert ved at sprøytehodet innbefatter en åpning (87) med sirkelrundt tverrsnitt, og at elektroden (105) er sirkelrund.

15. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av kravene 1-11, karakterisert ved at sprøytehodet omfatter en åpning (87) med ringformet tverrsnitt, og at elektroden omfatter et ringformet elektrode-element (105) og/eller et skiveformet elektrode-element (97).

16. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av kravene 10-15, karakterisert ved at sprøytehodet er utformet, nær åpningen, med en rekke tenner.

17. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det andre elektriske potensiale (V2) har samme polaritet som det første elektriske patensiale (VI) og ligger mellom det elektriske potensialet (VI) og potensialet til et mål som sprøytes med apparatet, idet det annet potensiale (V2) er tilstrekkelig forskjellig fra det første potensiale (VI) til at væsken forstøves, men tilstrekkelig nær det første potensiale (VI) til at små dråper av væsken frastøtes bort fra sprøytehodet og mot målet.

18. Elektrostatisk sprøyteapparat ifølge krav 17, karakterisert ved at det første potensialet (VI) ligger mellom 25 kV og 50 kV, og det annet potensiale (V2) ligger mellom 10 kV og 40 kV for sprøyting av et mål på null potensiale.