PT78829B - Spraying process for applying and dispensing electrically conductive liquids and device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
Descrição das figuras:
A Figura 1 mostra a desagregação de um fio de
liquido em gotas, após a saída de um capilar;
A Figura 2 mostra a produção de um cone de rega por aplicação de uma tensão elêctrica aos fios de liquido;
As Figuras 3a, b mostram o controle da profundidade de penetração do cone de rega no tratamento da folhagem das plantas;
As Figuras 4a, b mostram o controle da profundidade de penetração do cone de rega por alteração da direcção;
As Figuras 5a, b mostram uma possibilidade de
aumentar a densidade espacial de cai.
ga no ponto de aplicação através de
vários cones de rega dirigidos;
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A Figura 6 mostra esquematicamente um aparelho
de aplicação portátil completo;
A Figura 7 mostra o suporte utilizado no dispositivo de acordo com a figura 6 com elementos de pulverização e;
A Figura 8 mostra um elemento de pulverização isolado.
Como se sabe um jacto de água que sai de um capi lar ou de um orificio de tubeira com baixa velocidade desagrega-se de maneira definida em fornia de gotas de diversos tamanhos. A parte do jacto ou fio de liquido ainda ligada ao ponto de saida mostra, apôs um curto trajecto inicial, contracções que se repetem periodicamente, que se tornam mais profundas para distâncias cada vez maiores em relação à abertura de saída, atê que finalmente se ehega à separação de gotas individuais cujo diâmetro está em estreita ligação com o diâmetro do jacto coerente. Este processo está representado na figura 1. Do capilar 1 com o diâmetro de 100 /im ê expelido um jacto liquido 2 (por exemplo água) com uma velocidade V — 6 m/s, cuja forma primeiro permanece cilindri ca núm trajecto de alguns centímetros de comprimento, mas em seguida apresenta à superficie contracções 3 que se repetem a intervalos iguais e que se tornam cada vez mais profundas, até que finalmente se separam do jacto gotas individuais 4.
0 limite inferior do intervalo da velocidade de expulsão do liquido ê alcançada quando na abertura de saída se deixam de formar filamentos líquidos coerentes, e pelo contrário o líquido goteja. 0 limite superior da velocidade
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de expulsão de líquidos ê dado quando a corrente laminar se transforma numa corrente turbulenta e é originada a desagregação em gotas do mesmo tamanho num processo de pulverização, existindo deste modo uma grande dispersão de tamanhos de gotas. A desagregação aqui descrita de um filamento de liquido em gotas ê caracterizada como "desagregação natural do jacto'.
0 diâmetro da gota 4 numa desagregação natural do jacto calcula-se a partir do diâmetro D do filamento de líquido e do afastamento entre as contracçSes ou comprimento de onda de desagregação de acordo com a seguinte fórmula:
d - 3 V 1,5 D2 A = 1,89 D
Na prática pode estipular-se para o comprimento de onda /1= 4,5 D. Além da gota 4 com o diâmetro determinável por cálculo formam-se adicionalmente, com uma relação volumétrica muito pequena, gotlculas satélites secundárias 5, cujo diâmetro d ê por exemplo de d =»0,2 d. Se se acompanharem as gotas assim produzidas sobre a sua trajectória, por exemplo ao longo de um trajecto de 1 m, verifica-se que uma grande parte das gotas se converte em gotas maiores 6 e 7 por recombinação. Em vez do tamanho de gota esperado d - I89/um, formam-se gotas cujo tamanho está compre endido num intervalo de 190 até 800 /na, isto ê, bastante superior ao intervalo pretendido. 0 processo de recombinação das gotas na trajectória pode ser comprovado fotograficamente.
Descobriu-se, surpreendentemente, que se pode evitar a recombinação em gotas maiores se à parte coerente do fio de liquido condutor elêctrico se aplicar uma tensão eléctrica em relação â terra. As gotas permanecem então no seu
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tamanho original e atingem sem alteração o objectivo, mesmo que este esteja afastado. Alêm disso forma-se um cone muito aberto (cone de rega) constituido por goticulas carregadas electricamente que se depositam por actracção sobre objectos ao potencial da terra. Est;e processo está representado na fig. 2. As condições da corrente liquida são as mesmas que no processo de desagregação segundo a fig. 1, mas com uma tensão eléctrica de 10 KV em relação à terra que é aplicada ao fio de liquido coerente 2. 0 capilar 1 é constituído por um material condutor eléctrico, por exemplo metal, e tem· uma relação de comprimento para diâmetro de cerca de 50 x 1. A pressão do liquido no capilar ê ajustada a valores de 0,1 a 10 bar, de preferência no intervalo de 1 a 3 bar. Nestas condições forma-se no capilar um fio de liquido coerente com um comprimento de 2 a 100 mm, de preferência 5 a 20 mm.
Em vez dos capilares também se podem utilizar simples orifícios de tubeira para a formação dos fios, cujos diâmetros de orifícios estão compreendidos no intervalo de 50 /im até 500 /im, de preferência entre 100 /na e 200 jum. A relação entrs o comprimento e a largura dos orifícios de pulverização é neste caso por exemplo de 3 * 1»
A alta tensão no intervalo de 10 a 50 KV, que é fornecida pelo gerador de alta tensão 8, ê aplicada através do capilar 1 ao fio de liquido coerente 2. Devido a esta tensão e ao campo eléctrico dela resultante cria-se por influência à superficie do fio de liquido condutor uma carga eléctrica de alta densidade, ocorrendo a mais elevada densidade da carga de superficie na extremidade do jacto líquido, aproximadamente no ponto 9· As gotas 4 e 5 em separação transportam portanto uma parte desta carga de superfície. Desempenham portanto um papel especial neste caso porque se trata de um liquido condutor cuja resistência especifica é < 10^-/1- m. Não se impõe qualquer limite inferior de resistência. 0 liquido pode ser qualquer liquido bom condutor.
Para se distinguir da trajectéria da gota não carregada na primeira secção de acordo com a fig. 1, que se
1
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afasta apenas um pouco da direcção do jacto inicial, as gotas carregadas electricamente segundo a fig. 2 mostram nitidamente trajectórias divergentes entre si. As goticulas satélites leves 5j após a sua formação, abandonam directamente a trajectéria principal e movem-se então em direcção ao corpo mais próximo que esteja ao potencial da terra, nas suas imediações. As gotas normais formadas a partir da quantidade principal do liquido emergente separam-se mais tarde da série e aumentam o seu afastamento recíproco. Isto conduz à formação do cone de rega 10 mencionado acima com o angulo de abertura . As gotas mantêm também o seu tamanho original ao longo de um trajecto de 1 m de comprimento e mais. A acçâo do campo elêctrico depende portanto de 2 efeitos, nomeadamente o impedimento da recombinação em gotas maiores e a formação de um cone devido à repulsão electroestática. A alteração da polaridade da carga não tem qualquer influência sobre este efeito. Consoante o valor, no intervalo admissível possível, de velocidade de ejecção nos capilares (pressão de liquido), a espessura do jacto e a tensão electrica, pode-se ajustar num valor maior ou menor o ângulo de abertura do cone de rega. Deste modo existe uma possibilidade de uma deposição das goticulas consoante os objectivos. Pelo ajustamento da direcção pode-se por exemplo pulverizar a folhagem de uma planta ou segundo um plano, em que as goticulas carregadas atingem de preferência as partes superiores da planta, ou pulveriza-se quase verticalmente$ então as goticulas sâo aplicadas só nas partes mais profundas do revestimento. A profundidade de penetração das goticulas pode portanto ser adaptada às correspondentes exigências da folha, gem da planta.
Nas figuras 3a, b mostra-se como por alteração da pressão do liquido da tubeira e da velocidade de ejecção do liquido a ela associada pode ser controlada a profundidade de penetração das gotas em folhagens espessas de plantas. Na parte a, da figura a água ê projectada de um bico de
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pulverização 9 com um diâmetro interior d = 100 yum a uma pre são de = 0,6 bar com uma velocidade média de ejecção
=» 5,6 m/s. 0 jacto de água está submetido a uma tensão de -15 KV que ê mantida fixa por um aparelho de alta tensão
10. Por baixo da tubeira encontram-se 2 plantas 11 e 12 com grande revestimento. A altura das plantas ê de 0,5 m. θ afass tamento da ponta das plantas até à tubeira é de 0,3 m. 0 cone de rega 13 abre-se sobre as plantas 11 e 12. As gotas, cpm a fraca energia cinética do fio de liquido, são rapidamente travadas pela resistência do ar e são atraidas, por forças de Coulomb, para as partes superiores das plantas 11 e 12 para deposição na totalidade. Na parte b da figura pulveriza-se com a mesma tensão mas com a pressão de 3 bar e â velocidade de ejecção de liquido v = ló,8 m/s â saida
Ai
da tubeira 14· A travagem eficaz do movimento das gotas realiza -se aqui apenas na parte inferior das plantas 15 e 16, exercendo-se a atracção electroestática e as gotas são atrai, das depositando-se nesta zona. 0 cone 17 ê menos aberto que o cone 13· Em ambos os casos (a e b) o tamanho das gotas e a carga permanecem praticamente constantes, de modo que a tendência para a deposição visada mantém-se depois da travagem da velocidade de queda.
De acordo com a figura 4a a tubeira ou o capilar 18 está colocada sobre a folhagem das plantas 19 de modo tal que os jactos liquidos emergentes correm primeiro horizontalmente. 0 gerador de alta tensão neste caso é omitido. 0 cone de rega produzido é travado pela resistência do ar e deposita-se então com fraca velocidade na parte superioi das plantas da plantação 19 de modo que se consegue apenas uma fraca profundidade de penetração. Segundo a figura 4b a direcção do jacto é desviada de 9θ2 em nelação à primeira posição; isto é, o capilar 21 está neste caso disposto verticalmente· A fonte de alta tensão, tal como na fig. 4a, nãcl está representada. 0 cone de rega cai dos capilares 21 para as plantas 22 com velocidades maiores do que na disposição
1
segundo a fig. 4a, visto que a gravidade actua na mesma direcçSo. Resulta daqui uma maior profundidade de penetração*
A deposição ocorre então de preferência na parte inferior de cada planta. Ê evidente que com outras posições das tubeiras entre estas 2 posições extremas 18 e 2l pode variar-se à von tade a profundidade de penetração. Tem-se pois à mão um meio de controlar a profundidade de penetração do cone de rega nas plantas por alteração da direcção de pulverização do liquido. Se se moverem uma série destas tubeiras paralelamente ao chão sobre um campo (seta desenhada) podem-se pulverizar grandes áreas de plantações.
Através da utilização simultânea de um grande número de elementos de tubeiras a carga espacial produzida pelas gotas pode ser concentrada no espaço circunvizinho do objectivo. Assim, segundo a fig. 5a através de um grande nume ro de tubeiras 25 orientadas paralelamente cnia-se nma nuvem de carga espacial 23 com elevada densidade de carga frente ac objectivo 24· A fig* 5b mostra uma outra possibilidade para se criar uma elevada densidade de carga espacial por meio de um grande número de tubeiras 26. As tubeiras estão neste caso orientadas de tal modo que se cruzam os prolongamentos dos jactos liquidos, isto é, as direcções iniciais dos jactos, no ponto da carga espacial 27, formando-se deste modo um forte campo de precipitação junto ao objectivo 28. As tubeiras estão neste caso colocadas com maiores afastamentos umas em relação às outras e as direcções dos jactos concentram-se num ponto do espaço.
A fig. 6 mostra um aparelho completo de pulverização de liquidos que ê construído de forma suficientemente compacta e manuseável de modo a poder ser utilizado por uma pessoa como aparelho pofitátil. Consiste numa cabeça 29, no filtro de liquido 3θ» na válvula de liquido 31, no recipiente alimentador 32 para o liquido a aplicar, num gerador de alta tensão 33» num recipiente de baterias 34 e numa bomba de ar 35· Todos os componentes estão contidos no suporte tipo barra de material isolante 36· A ligação à terra do
sistema eléctrico é feita por um cabo de terra 37 cuja extremidade livre assenta no chão ou está em ligação eléctrica con o objecto a tratar.
Para pôr o aparelho a trabalhar bombeia-se ar com a bomba de ar 35 para o recipiente 32 que está parcialmente cheio com o liquido. Neste caso uma parte do volume, por exemplo 3θ% está livre para o ar comprimido (almofada de ar). A pressão neste volume é elevada até 2 a 3 bar. A válvula 38 impede o retorno do liquido. A cabeça divisora 29 é submetida a uma alta tensão de por exemplo 5θ KV por ligação do gerador de alta tensão 33 através do interruptor 39, que fecha o ciruito de corrente primário. Ao abrir-se a válvula 31 o liquido corre pela cabeça divisora 29 e é espalhado em grande extensão da maneira descrita anteriormente.
A cabeça divisora 29 está representada na fig. 7· Consiste em principio num grande numero de elementos de tubeira electricamente ligados em paralelo, que estão ligados através do condutor 44 com o recipiente de liquido 32. Para a produção de jactos finos de liquido prestam-se muito bem tubos capilares curtos que todavia são muito susceptíveis 8 siigidades e danos causados por contacto directo com outros objectos, por exemplo plantas. Por esta razão os capilares estão aqui protegidos por uma manga concêntrica.
Se bem que devido ao mesmo potencial da manga de protecção a formação de um campo eléctrico é suprimida pela acção de blindagem da manga, não há qualquer préjuizo para a pulverização. A primeira secção coerente dos fios de liquido que sobressai da margem da manga protectora, nomeadamente devido à condutibilidade eléctrica do liquido, representa o sucedâneo de um eléctrodo ponteagudo no qual se forma um campo exteriormente ao cilindro que ê necessário para conferir carga electrica às gotas.
Segundo a fig. 7 os capilares 47 são construídos na placa de base de uma cabeça 48 θ forma-se assim um elemento pulverizador 4θ que é ajustado nos correspondentes
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orificios da cabeça divisora 29· Através da margem 42 situada superiormente (colar da cabeça 48) limita-se a profundidade de imersão. As extremidades livres dos capilares 47 estão imersos no canal de liquido 43 que por sua vez está ligado ao tubo condutor 44·
Como os capilares 47 com uma colocação mais alongada se podem sujar mais facilmente por depósitos (incrustações) é necessário um dispositivo para a mudança rápida e fácil do elemento pulverizador 4θ· Com este objectivo cada elemento pulverizador 4θ está envolvido por um anel 45 de material elástico cujo perímetro é maior que o perímetro do suporte 41 do elemento pulverizador. 0 anel 46 é perfurado na sua parte superior (fig. 7) e na parte oposta está enroscado (46) no suporte 41. Através do orificio no anel elástico o elemento pulverizador 4θ está colocado no suporte 41 de tal modo que o colar 42 da manga protectora 48 sobressai dos orificios e forma deste modo um encosto (ver fig. 8) Para se mudar um elemento pulverizador 4θ comprime-se o anel 45 (seta, fig. 8). Deste modo p anel 45 ê deformado e exerce sobre o elemento pulverizador 40 uma força que ê suficientemente grande para o extrair do encaixe no suporte 41. Em seguida pode introduzir-se um novo elemento pulverizador através do orificio no anel 45 e ser colocado na correspondente abertura do suporte 41· Esta substituição pode fazer-se manualmente sem utilização de ferramentas.
0 diâmetro do anel elástico 45 de 5 a 50 mm, de preferência 10 a 30 mm. 0 comprimento do suporte 41 bem como a espessura global nos elementos pulverizadores 40 pode ser dimensionada consoante as necessidades. Esta última ê limitada apenas pelo contacto oposto dos elementos constructivos.
Para o valor da carga elástica das gotas há um máximo que é alcançado quando a intensidade do campo eléctrico nas imediações dos jactos emergentes toma um valor que, ao ser ultrapassado, origina um efeito de coroa. 0 va- 16 -
lor da tensão de serviço óptima depende das dimensões do aparelho. Consequentemente tem que ser determinado experimentalmente. Para um elemento pulverizador individual com 100 yum. de abertura de capilar e suficientemente afastado do contra-eléctrodo (pelo menos 0,5 m) o valor óptimo da
tensão de serviço ê de cerca de 10 KV. 0 limite superior da
tensão de serviço é de cerca de 50 KV.
Uma grande vantagem do dispositivo descrito,
comparado com dispositivos conhecidos para a produção de névoas de pulverização carregadas electricamente, consiste no facto de na proximidade imediata da unidade de pulverização submetida a alta tensão não ser necessário qualquer contra-eléctrodo com o potencial de terra. Esta circunstância permite a utilização de trajectos isolados muito longos entre os componentes do dispositivo submetidos a alta tensão. As perturbações de trabalho devidas a ar húmido ou sugidade dos isoladores podem portanto excluir-se por completo. Também é importante que apenas fluam correntes muito fracas (da ordem dos microamperes) de modo que as baterias utilizadas na produção da alta tensão têm uma longa duração de serviço e o gerador de alta tensão pode ter uma resistência interna elevada. Deste modo evita-se o perigo para as pessoas devido à alta tensão.
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Description of the figures:
Figure 1 shows the breakdown of a
liquid in drops, after the exit of a capillary;
Figure 2 shows the production of a watering cone by applying an electric voltage to the liquid wires;
Figures 3a, b show the control of the penetration depth of the irrigation cone in the treatment of the foliage of the plants;
Figures 4a, b show the control of the penetration depth of the irrigation cone by direction change;
Figures 5a, b show a possibility of
increase the spatial density of falls.
at the point of application through
various directed irrigation cones;
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Figure 6 shows schematically an apparatus
full portable application;
Figure 7 shows the support used in the device according to Figure 6 with spray elements and;
Figure 8 shows an isolated spray element.
As is known, a jet of water exiting a capillary or a nozzle orifice with low velocity disintegrates in a defined manner in the form of droplets of various sizes. The part of the jet or liquid wire still attached to the outlet point shows, after a short initial trajectory, periodically repeated contractions which become deeper for greater and greater distances relative to the outlet aperture, until finally to the separation of individual droplets whose diameter is in close connection with the diameter of the coherent jet. This process is shown in Figure 1. From the capillary 1 having a diameter of 100 μm, a liquid jet 2 (eg water) is extruded at a velocity V-6 m / s, whose shape first remains cylindrical for a few centimeters in length, but then has contractions 3 on the surface which repeat themselves at equal intervals and become deeper and deeper until finally individual drops 4 are separated from the jet.
The lower limit of the liquid ejection velocity range is reached when coherent liquid filaments are no longer formed in the exit aperture, and instead the liquid drips. The upper speed limit
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is given when the laminar stream becomes a turbulent stream and disintegration occurs in droplets of the same size in a spraying process, there being thus a large dispersion of droplet sizes. The disaggregation described herein of a droplet liquid filament is characterized as "natural jet disintegration".
The diameter of the droplet 4 in a natural disintegration of the jet is calculated from the diameter D of the liquid filament and the spacing between the contractions or the disintegration wavelength according to the following formula:
d- 3 V 1.5 D 2 A = 1.89 D
In practice, it may be stipulated for the wavelength / 1 = 4.5 D. In addition to the drop 4 with the diameter determinable by calculation there are also formed, in a very small volumetric ratio, secondary satellite droplets 5, the diameter of which is for example of d = 0.2 d. If the droplets thus produced are traced along their path, for example along a path of 1 m, it is found that a large part of the droplets are converted into larger droplets 6 and 7 by recombination. Instead of the expected droplet size d89 / 1, droplets are formed whose size is comprised in a range of 190 to 800 μm, i.e., well in excess of the desired range. The recombination process of the drops in the trajectory can be confirmed photographically.
It has surprisingly been found that the recombination in larger droplets can be prevented if a coherent part of the electric conductive liquid wire is applied if an electrical voltage is applied to the earth. The drops then remain in your
10
.
original size and achieve without change the objective, even if it is far away. In addition, a very open cone (watering cone) is formed consisting of electrically charged droplets which deposit by objects onto the earth potential. This process is shown in Fig. 2. The conditions of the liquid stream are the same as in the disintegration process according to Fig. 1 but with an electric voltage of 10 KV relative to the earth which is applied to the coherent liquid wire 2. The capillary 1 is constituted by an electrically conductive material, for example metal, and has a length to diameter ratio of 50 x 1. The pressure of the liquid in the capillary is adjusted to values of 0.1 to 10 bar, preferably in the range of 1 to 3 bar. Under these conditions a coherent liquid wire having a length of 2 to 100 mm, preferably 5 to 20 mm, is formed in the capillary.
Instead of the capillaries, simple nozzle orifices can also be used to form the wires, the orifice diameters of which range from 50 μm to 500 μm, preferably from 100 μm to 200 μm. The ratio between the length and width of the spray orifices is in this case, for example, 3 * 1 '
The high voltage in the range of 10 to 50 KV which is supplied by the high voltage generator 8 is applied through the capillary 1 to the coherent liquid wire 2. Due to this voltage and the resulting electric field it is created by surface of the conductive liquid wire a high density electric charge, the highest density of the surface charge occurring at the end of the liquid jet at approximately point 9. The droplets 4 and 5 in separation therefore carry a portion of this surface charge. They therefore play a special role in this case because it is a conductive liquid whose specific resistance is <10 ^ - / 1 m. No lower resistance limit is imposed. The liquid may be any good conductive liquid.
To be distinguished from the trajectory of the uncharged droplet in the first section according to Fig. 1, which
1
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away only slightly from the direction of the initial jet, the electrically charged droplets according to fig. 2 clearly show divergent trajectories between them. The light satellite droplets 5j after their formation leave the main path directly and then move towards the body closest to the potential of the earth in its vicinity. Normal droplets formed from the major amount of the emerging liquid later separate from the series and increase their reciprocal spacing. This leads to the formation of the above mentioned irrigation cone 10 with the opening angle. The droplets also retain their original size over a path of 1 m in length and more. The action of the electric field therefore depends on 2 effects, namely the impediment of recombination in larger droplets and the formation of a cone due to electrostatic repulsion. Changing the polarity of the load has no influence on this effect. Depending on the value, in the permissible range of ejection speed in the capillaries (liquid pressure), jet thickness and electric voltage, the opening angle of the irrigation cone can be adjusted to a greater or lesser degree. In this way there is a possibility of a droplet deposition depending on the objectives. By steering adjustment one may for example spray the foliage of a plant or a plane, wherein the charged droplets preferably reach the upper parts of the plant, or pulverize almost vertically then the droplets are applied only to the deep coating. The depth of penetration of the droplets can therefore be adapted to the corresponding requirements of the plant leaf.
In figures 3a, b it is shown how by changing the nozzle liquid pressure and the ejection velocity of the liquid associated therewith, the depth of penetration of the droplets into thick foliage of plants can be controlled. In part a, of the figure water is projected from a
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spray 9 having an inner diameter d = 100 yum at a pressure of = 0.6 bar with a mean ejection speed
=> 5.6 m / s. The water jet is subjected to a voltage of -15 KV which is held fixed by a high voltage apparatus
10. Underneath the nozzle are 2 plants 11 and 12 with great coating. The height of the plants is 0.5 m. The distance from the tip of the plants to the nozzle is 0.3 m. The irrigation cone 13 opens onto the plants 11 and 12. The drops, cpm the low kinetic energy of the liquid wire, are rapidly caught by the air resistance and are attracted by Coulomb forces to the upper parts of the plants 11 and 12 for total deposition. In part b of the figure it is sprayed with the same tension but with the pressure of 3 bar and the ejection speed of liquid v = l, 8 m / s to the outlet
There
of the nozzle 14. Effective braking of the droplets is performed here only on the bottom of the plants 15 and 16, the electrostatic attraction exerting themselves and the droplets are attracted by depositing therein. The cone 17 is less open than the cone 13. In both cases (a and b) the droplet size and the charge remain practically constant, so that the tendency for the deposition to remain remains after the braking of the fall velocity.
According to Figure 4a the nozzle or capillary 18 is placed on the foliage of the plants 19 such that the emergent liquid jets run horizontally first. The high voltage generator in this case is omitted. The irrigation cone produced is braked by air resistance and then deposited at low speed at the top of the plantation plants 19 so that only a poor depth of penetration is achieved. According to Figure 4b the direction of the jet is diverted from 9θ 2 in relation to the first position; i.e., the capillary 21 is in this case vertically disposed. The high voltage source, as in Fig. 4a, is not shown. The irrigation cone drops from the capillaries 21 to the plants 22 with speeds greater than in the arrangement
1
according to fig. 4a, since gravity acts in the same direction. This results in a greater depth of penetration *
The deposition then occurs preferably at the bottom of each plant. It is evident that with other positions of the nozzles between these two end positions 18 and 21 the depth of penetration can be varied at will. There is thus provided a means of controlling the depth of penetration of the irrigation cone in the plants by changing the direction of spray of the liquid. If a series of these nozzles are moved parallel to the ground on a field (drawn arrow) large areas of plantations can be sprayed.
Through the simultaneous use of a large number of nozzle elements the spatial charge produced by the droplets can be concentrated in the surrounding space of the objective. Thus, according to Fig. 5a through a large number of parallel oriented nozzles 25 are provided with a spatial charge cloud 23 having a high density of charge towards the target 24. FIG. 5b shows a further possibility for creating a high spatial charge density by means of a large number of nozzles 26. The nozzles are in this case oriented in such a way that the extensions of the liquid jets, i.e. the initial directions of the jets, intersect at the point of the spatial charge 27, thus forming a strong field of precipitation near the target 28. The nozzles are in this case placed with greater spacings relative to each other and the directions of the jets are concentrated at one point in the space.
FIG. 6 shows a complete liquid spraying apparatus which is constructed in a sufficiently compact and handy manner so that it can be used by a person as a potable apparatus. It consists of a head 29 in the liquid filter 3θ 'in the liquid valve 31, in the feeder container 32 for the liquid to be applied, in a high voltage generator 33' in a battery container 34 and in an air pump 35. contained in the bar-type stand of insulation material 36 · The grounding of the
electrical system is made by a ground wire 37 whose free end rests on the ground or is in electrical connection with the object to be treated.
To operate the apparatus, air is pumped with the air pump 35 into the vessel 32 which is partially filled with the liquid. In this case a part of the volume, for example 3θ% is free to the compressed air (airbag). The pressure in this volume is raised to 2 to 3 bar. The valve 38 prevents return of the liquid. The divider head 29 is subjected to a high voltage of e.g. 5θ KV per connection of the high voltage generator 33 through the switch 39, which closes the primary current circuit. Upon opening of the valve 31 the liquid flows through the dividing head 29 and is spread to a large extent in the manner described above.
The dividing head 29 is shown in Fig. 7 · It consists in principle of a large number of nozzle elements electrically connected in parallel, which are connected through the conductor 44 to the liquid container 32. For the production of fine liquid jets, very short capillary tubes are provided very well. very susceptible to damage and damage caused by direct contact with other objects, for example plants. For this reason the capillaries are protected here by a concentric sleeve.
Although due to the same potential of the protective sleeve the formation of an electric field is suppressed by the shielding action of the sleeve, there is no need for spraying. The first coherent section of the liquid strands protruding from the edge of the protective sleeve, in particular due to the electrical conductivity of the liquid, represents the substitute for a pointed electrode in which a field is formed outside the cylinder which is necessary to impart electric charge to the droplets.
According to Fig. 7 the capillaries 47 are constructed in the base plate of a head 48 θ thus forming a spray element 4θ which is adjusted in the corresponding
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holes of the dividing head 29 · The depth of immersion is limited by the uppermost margin 42 (collar of the head 48). The free ends of the capillaries 47 are immersed in the liquid channel 43 which in turn is connected to the conductive tube 44 ·
Since capillaries 47 with a more elongated position can be more easily soiled by deposits (scale), a device is required for the quick and easy changeover of the sprayer element 4θ. To this end each sprayer element 4θ is surrounded by a ring 45 of elastic material whose perimeter is larger than the perimeter of the support 41 of the sprayer element. The ring 46 is drilled in its upper part (Figure 7) and in the opposite part is screwed (46) in the bracket 41. Through the hole in the elastic ring the sprayer element 4θ is placed on the bracket 41 such that the collar 42 of the sleeve 48 protrudes from the holes and thus forms a stop (see figure 8). To move a spray element 4θ, the ring 45 (arrow, figure 8) is compressed. In this way the ring 45 is deformed and exerts on the sprayer element 40 a force which is large enough to extract it from the socket in the holder 41. Then a new spraying element can be introduced through the hole in the ring 45 and placed in the corresponding opening of the holder 41 · This replacement can be done manually without the use of tools.
The diameter of the elastic ring 45 is from 5 to 50 mm, preferably 10 to 30 mm. The length of the support 41 as well as the overall thickness in the spray elements 40 can be dimensioned as required. The latter is limited only by the opposite contact of the constructional elements.
For the value of the elastic charge of the drops there is a maximum which is reached when the intensity of the electric field in the vicinity of the emerging jets takes on a value which, when exceeded, gives rise to a crown effect. 0-
The optimum operating voltage depends on the size of the appliance. Consequently it has to be determined experimentally. For a single spray element with 100 yum. and sufficiently far from the counter-electrode (at least 0.5 m) the optimal
operating voltage is about 10 KV. The upper limit of the
operating voltage is about 50 KV.
A great advantage of the described device,
compared to known devices for the production of electrically charged spray mists, is that in the immediate vicinity of the high voltage spray unit no counter electrodes with the earth potential are required. This allows the use of very long insulated paths between the components of the device subjected to high voltage. Work disturbances due to humid air or hint of insulators can therefore be completely excluded. It is also important that only very weak (microamper order) currents flow so that the batteries used in the production of high voltage have a long service life and the high voltage generator can have high internal resistance. This avoids danger to people due to high voltage.
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