RU2089299C1

RU2089299C1 - Electric sprayer

Info

Publication number: RU2089299C1
Application number: RU93025594A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Макальский; Ю.М. Веретенников; М.А. Кошелев; А.К. Лысов; С.П. Старостин; А.А. Цырин
Original assignee: Акционерное общество "ИнвестЭлектро"
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1997-09-10

Abstract

FIELD: spraying materials. SUBSTANCE: in accordance with the first embodiment inducting electrode 4 is mounted on shaft 2 of an engine provided with bushing 5 made of insulating material. The inducting electrode may be provided with hollows uniformly arranges at the axle. The inducting electrode may be provided with vanes made of dielectric material and beveled to the center at 10-60°. Bushing 5 made of insulating material is provided with at least one electrically conducting passageway connected with the high voltage pole of a high-voltage power source. According to the second embodiment inducting electrode 4 is mounted on shaft 2 of an engine provided with bushing 5 made of insulating material and openings arranged at its axis, and spraying electrode 3 provided with openings at its end and connected with the passageways for supplying liquid to be sprayed. The edges of the inducing and spraying electrodes are rounded. The rounding radius of the edge of the inducting electrode exceeds the radius of the rounding of the edge of the spraying electrode by no more than a factor of 10. The inducting electrode is also may be made of dielectric material that is beveled from periphery to the center at 10-60°. EFFECT: improved design. 5 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для получения заряженного аэрозоля и может быть использовано в сельском хозяйстве, медицине, метеорологии и для нейтрализации статического электричества. The invention relates to a device for producing a charged aerosol and can be used in agriculture, medicine, meteorology and to neutralize static electricity.

Известен электрораспылитель (1), у которого распылительный электрод установлен на валу высокооборотного двигателя. Высокое напряжение приложено между распылительным электродом и поверхностью, на которую осуществляется распыление диспергируемой жидкости. Недостатками таких электрораспылителей являются повышенная опасность работы из-за использования напряжения около 100 кВ и низкая эффективность зарядки частиц из-за большого расстояния между кромкой распылительного электрода и поверхностью, на которую осуществляется напыление. Known electrospray (1), in which the spray electrode is mounted on the shaft of a high-speed engine. High voltage is applied between the spray electrode and the surface onto which the dispersible liquid is sprayed. The disadvantages of such electrosprayers are the increased danger of operation due to the use of a voltage of about 100 kV and the low efficiency of charging particles due to the large distance between the edge of the spray electrode and the surface on which the spraying is carried out.

Известен электрораспылитель, у которого распылительный электрод установлен на валу скоростного двигателя. Вблизи дискового распылительного электрода и соосно с ним расположен неподвижный индуцирующий электрод. Индуцирующий электрод имеет форму круглой пластины. Распылительный и индуцирующий электроды подключены к разным полюсам высокого напряжения (2). Known electrospray, in which the spray electrode is mounted on the shaft of a high-speed engine. Near the disk spray electrode and coaxially with it is a stationary induction electrode. The induction electrode has the shape of a round plate. Spray and induction electrodes are connected to different high voltage poles (2).

Недостатком таких электрораспылителей является низкая эффективность зарядки частиц. Это обусловлено тем, что при распылении жидкости с вращающегося дискового электрода капли попадают и на неподвижный индуцирующий электрод. Причем большая часть капель, попадающих на индуцирующий электрод, находится около края этого электрода. С капель развивается коронный заряд, токи которого замыкаются вблизи края дискового распылительного электрода, где происходит индукционная зарядка распыливаемой жидкости. При этом эффективность зарядки диспергируемой жидкости резко снижается. The disadvantage of such electrosprayers is the low efficiency of charging particles. This is due to the fact that when spraying liquid from a rotating disk electrode, droplets fall on a stationary induction electrode. Moreover, most of the droplets falling on the induction electrode are located near the edge of this electrode. A corona charge develops with droplets, the currents of which close near the edge of the disk spray electrode, where the atomized liquid is inductively charged. In this case, the charging efficiency of the dispersible liquid is sharply reduced.

Технической задачей, решаемой изобретением, является увеличение заряда дисперсной фазы распыливаемой жидкости. The technical problem solved by the invention is to increase the charge of the dispersed phase of the sprayed liquid.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном электрораспылителе, содержащем на валу высокоскоростного двигателя распылительный электрод с каналами подачи распыливаемой жидкости и параллельном соосно расположенный индуцирующий электрод, подключенный к высоковольтному источнику высокого напряжения, согласно изобретению, индуцирующий электрод расположен на валу двигателя, снабженном втулкой из изолирующего материала. The stated technical problem is solved by the fact that in the known electric atomizer containing on the shaft of a high-speed engine a spray electrode with channels for supplying atomized liquid and parallel to the coaxially located induction electrode connected to a high-voltage high voltage source, according to the invention, the induction electrode is located on the motor shaft, equipped with a sleeve of insulating material.

Во втором варианте поставленная задача решается тем, что в известном электрораспылителе, содержащем на валу высокооборотного двигателя распылительный электрод каналами подачи распыливаемой жидкости и параллельно и соосно расположенный индуцирующий электрод, подключенный к высоковольтному источнику высокого напряжения, согласно изобретению, индуцирующий электрод расположен на валу двигателя, снабженном втулкой из изолирующего материала, и выполнен с отверстиями в приосевой части, распылительный электрод также выполнен с отверстиями в приосевой части, сообщенными с каналами подвода распыливаемой жидкости, а края индуцируемого и распылительного электродов выполнены закругленными, радиус закругления индуцирующего электрода при этом превышает радиус закругления распылительного электрода не менее чем в десять раз. In the second embodiment, the problem is solved by the fact that in the known electric atomizer containing on the shaft of a high-speed engine a spray electrode with channels for supplying sprayed liquid and a parallel and coaxially located induction electrode connected to a high-voltage high voltage source, according to the invention, the induction electrode is located on a motor shaft equipped with a sleeve of insulating material, and made with holes in the axial part, the spray electrode is also made with holes in the axial part communicated with the channels for supplying the sprayed liquid, and the edges of the induced and spraying electrodes are rounded, the radius of curvature of the inducing electrode in this case exceeds the radius of curvature of the spraying electrode by at least ten times.

Кроме того, электрораспылитель в первом варианте может быть выполнен с индуцирующим электродом, снабженным отверстиями, равномерно расположенными в приосевой части. In addition, the electrospray in the first embodiment can be made with an induction electrode provided with holes uniformly located in the axial part.

Индуцирующий электрод может быть снабжен лопастями, выполненными из диэлектрического материала с углом скоса от края к центру 10-60^o.The induction electrode can be equipped with blades made of dielectric material with an angle of inclination from the edge to the center of 10-60 ^o .

Кроме того, втулка из изолирующего материала снабжена, по крайней мере, одним электропроводящим каналом, электрически соединенным с высоковольтным полюсом источника высокого напряжения. In addition, the sleeve of insulating material is provided with at least one electrically conductive channel electrically connected to the high voltage pole of the high voltage source.

На фиг. 1 и 2 представлены различные варианты исполнения электрораспылителя; на фиг. 3 -индуцирующий электрод, выполненный с отверстиями, на фиг. 4 то же, снабженный лопастями; на фиг. 5 узел электрораспылителя, в котором индуцирующий электрод электрически соединен через электропроводящий канал в изолирующей втулке с высоковольтным полюсом источника высокого напряжения. In FIG. 1 and 2 show various versions of the electrospray; in FIG. 3 - induction electrode made with holes, in fig. 4 the same, equipped with blades; in FIG. 5, an electrospray assembly in which an induction electrode is electrically connected through an electrically conductive channel in an insulating sleeve to a high voltage pole of a high voltage source.

Электрораспылитель (фиг. 1) содержит высоковольтный двигатель 1, на валу которого расположены распылительный электрод 3 и индуцирующий электрод 4, укрепленный на валу двигателя, с помощью втулки 5 из изолирующего материала. Имеется канал 6 для подачи распыливаемой жидкости, источник высокого напряжения 7, подключенный высоковольтным полюсом к индуцирующему электроду 4, корпус 8, в котором расположены двигатель, вал и часть распределительного электрода, выполненного конусообразным, к которой подведен канал с распыливаемой жидкостью. В корпусе 8 выполнено отверстие 9, повторяющее конусообразную конфигурацию распылительного электрода 3, но большего диаметра. The electric atomizer (Fig. 1) contains a high-voltage motor 1, on the shaft of which there is a spray electrode 3 and an induction electrode 4, mounted on the motor shaft, using a sleeve 5 of insulating material. There is a channel 6 for supplying the sprayed liquid, a high voltage source 7 connected to the induction electrode 4 by a high voltage pole, a housing 8 in which the engine, the shaft and part of the cone-shaped distribution electrode are located, to which the channel with the sprayed liquid is connected. A hole 9 is made in the housing 8, repeating the cone-shaped configuration of the spray electrode 3, but with a larger diameter.

Электрораспылитель работает следующим образом. Распыливаемая жидкость подается через канал 6 к распылительному электроду 3, который вращается с высокой скоростью, задаваемой двигателем 1. При этом под действием центробежных сил при отрыве пленки жидкости от кромки распылительного электрода происходит диспергирование жидкости. В зазоре между индуцирующим электродом, к которому приложено высокое напряжение, и заземленным распылительным электродом 3 существует сильное электрическое поле. Поэтому при отрыве пленки жидкости от края распылительного электрода и ее дроблении отрывающиеся капли приобретают электрический заряд (индукционная зарядка). Благодаря тому, что индуцирующий электрод вращается с такой же скоростью, как и распылительный электрод, оседающие на него в процессе распыления капли будут немедленно удалены с его поверхности под действием центробежных сил, что предотвращает разрядку дисперсной фазы токами коротких разрядов. По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет увеличить ток выноса электрораспылителя почти в два раза при одинаковых скоростях вращения вала двигателя, что подтверждается экспериментом. Electrospray works as follows. The sprayed liquid is supplied through the channel 6 to the spray electrode 3, which rotates at a high speed specified by the engine 1. In this case, under the action of centrifugal forces, when the film of liquid is separated from the edge of the spray electrode, the liquid disperses. In the gap between the induction electrode, to which a high voltage is applied, and a grounded spray electrode 3, there is a strong electric field. Therefore, when the liquid film is torn off from the edge of the spray electrode and crushed, the detached drops acquire an electric charge (induction charging). Due to the fact that the induction electrode rotates at the same speed as the spray electrode, droplets deposited on it during spraying will be immediately removed from its surface under the action of centrifugal forces, which prevents the discharge of the dispersed phase by short-circuit currents. Compared with the prototype, the proposed technical solution allows to increase the discharge current of the electric spray almost two times at the same speed of rotation of the motor shaft, which is confirmed by experiment.

В табл. 1 представлены экспериментальные данные, характеризующие влияние вращения индуцирующего электрода на ток распылителя. In the table. 1 shows experimental data characterizing the effect of rotation of the inducing electrode on the atomizer current.

Во втором варианте (фиг. 2) электрораспылителя предлагается кромки распылительного и индуцирующего электродов выполнить с закруглениями. При этом, как показали эксперименты, для предотвращения коронного разряда с индуцирующего электрода, находящегося под высоким напряжением, целесообразно выбрать радиус закругления его кромок превышающим радиус закругления кромок распылительного электрода не менее чем в десять раз. При этом распылительный электрод находится под нулевым потенциалом. Подача жидкости во втором варианте электрораспылителя осуществляется в пространство между распылительным и индуцирующим электродами, что обеспечивает большее время пребывания распыливаемой жидкости в зоне электрического поля и способствует более высокой степени зарядки частиц для жидкостей с низкими значениями диэлектрической проницаемости среды (слабопроводящих жидкостей). In the second embodiment (Fig. 2) of the electrospray, it is proposed that the edges of the spray and induction electrodes be rounded. Moreover, as shown by experiments, to prevent corona discharge from an induction electrode under high voltage, it is advisable to choose a radius of curvature of its edges exceeding the radius of curvature of the edges of the spray electrode at least ten times. In this case, the spray electrode is at zero potential. The liquid in the second variant of the electrospray is supplied to the space between the spray and induction electrodes, which provides a longer residence time of the sprayed liquid in the electric field zone and contributes to a higher degree of particle charging for liquids with low dielectric permittivity of the medium (weakly conducting liquids).

Кроме того, как показали эксперименты, увеличение тока выноса (не более 10%) может быть достигнуто, если в индуцирующем электроде выполнены отверстия 10, расположенные равномерно в приосевой части, сообщающиеся с зазором между распылительным и индуцирующим электродами (фиг. 3). Это объясняется тем, что ликвидируется зона пониженного давления в приосевой части индуцирующего электрода 4 (фиг. 2), которая образовалась за счет разности линейных скоростей различных частей индуцирующего электрода, находящихся на разном расстоянии от его центра. In addition, experiments have shown that an increase in the removal current (not more than 10%) can be achieved if holes 10 are made in the induction electrode that are evenly located in the axial part, communicating with the gap between the spray and induction electrodes (Fig. 3). This is explained by the fact that the reduced pressure zone is eliminated in the axial part of the induction electrode 4 (Fig. 2), which was formed due to the difference in linear velocities of different parts of the induction electrode located at different distances from its center.

Для улучшения транспортировки заряженного аэрозоля от электрораспылителя представляется целесообразным снабдить индуцирующий электрод лопастями, выполненными из диэлектрического материала с углом скоса α от края к центру 10-60^o (фиг. 4). Вращающиеся лопасти 11 будут создавать спутный поток, улучшающий транспортировку частиц от электрораспылителя. При угле a < 10^o, спутный поток весьма мал и не оказывает практически никакого влияния на движение дисперсной фазы. При a > 60^o мощность, необходимая для создания спутного потока, будет превышать мощность, затрачиваемую на распыливание жидкости.To improve the transportation of a charged aerosol from an electric atomizer, it seems appropriate to provide the induction electrode with blades made of dielectric material with a bevel angle α from the edge to the center of 10-60 ^o (Fig. 4). Rotating blades 11 will create a tangled stream that improves the transport of particles from the electric atomizer. When the angle a <10 ^o , the confluent flow is very small and has almost no effect on the motion of the dispersed phase. When a> 60 ^{o the} power required to create a tangled stream will exceed the power spent on spraying the liquid.

В табл. 2 представлены данные эксперимента, подтверждающие целесообразность выбора a97 в диапазоне от 10 до 60^o.In the table. 2 presents experimental data confirming the feasibility of choosing a97 in the range from 10 to 60 ^o .

Для исключения коронирования лопастей в электрическом поле объемным зарядом аэрозольных частиц целесообразно изготовить их из диэлектрического материала, например капролона. To exclude corona blades in an electric field with a space charge of aerosol particles, it is advisable to make them from a dielectric material, for example caprolon.

Для облегчения задачи подвода высокого напряжения к индуцирующему электроду предлагается втулку 5 из изолирующего материала снабдить электропроводящим каналом 12 (фиг. 5). To facilitate the task of supplying a high voltage to the induction electrode, it is proposed to provide the sleeve 5 of insulating material with an electrically conductive channel 12 (Fig. 5).

Источники информации:
1. Авт. свид. СССР N 1214232, B 05 B 5/04, опубл. 1986.Information sources:
1. Auth. testimonial. USSR N 1214232, B 05 B 5/04, publ. 1986.

1. Авт. свид. СССР N 1219154, B 05 B 5/04, опубл. 1986. 1. Auth. testimonial. USSR N 1219154, B 05 B 5/04, publ. 1986.

Claims

1. Electrospray containing a spray electrode mounted on the shaft of a high-speed engine with spray fluid supply channels and an induction electrode located in parallel and coaxially with it, connected to a high-voltage pole of a high voltage source, characterized in that the induction electrode is located on the motor shaft, equipped with an insulating sleeve material.

2. The electrospray according to claim 1, characterized in that the induction electrode is provided with holes uniformly located in the axial part.

3. The electrospray according to claims 1 and 2, characterized in that the induction electrode is equipped with blades made of dielectric material with a bevel angle from the edge to the center of 10 60 ^o .

4. The electrospray according to claim 1, characterized in that the sleeve of insulating material is provided with at least one electrically conductive channel electrically connected to the high voltage pole of the high voltage source.

5. An atomizer comprising a spray electrode mounted on the shaft of a high-speed engine with spray fluid supply channels and an induction electrode located in parallel and coaxially with it, connected to a high-voltage pole of a high voltage source, characterized in that the induction electrode is located on the motor shaft, equipped with an insulating sleeve material, and made with holes located in the axial part, the spray electrode is made with holes in the axial part, communicated with the channels for supplying the sprayed liquid, and the edges of the inducing and spraying electrodes are rounded, the radius of curvature of the edges of the inducing electrode in this case exceeds the radius of curvature of the edges of the spraying electrode by at least ten times.

6. The electrospray according to claim 5, characterized in that the induction electrode is equipped with blades made of dielectric material with a bevel angle from the edge to the center of 10 60 ^o .