RU2113913C1

RU2113913C1 - Sprayer of powder-like materials

Info

Publication number: RU2113913C1
Application number: RU97104984A
Authority: RU
Inventors: Ю.П. Тихомиров; А.Л. Астахов; А.В. Савостьянов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Корсар"
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: deposition of powder-like materials on articles by pneumatic spraying. SUBSTANCE: sprayer has body 1, overpass 2 for gas-and-power mixture, bowl-shaped spraying head 4, electrode 6 connected to high-voltage source 7, splitter 8, and deflector 5, all of them coaxial to body. Deflector 5 is made as tapered cone coupled to head bowl by base and manufactured of dielectric material. Screening net 9 connected to auxiliary power supply source and casing are secured on external surface of deflector 5. Overpass for feeding of gas mixture is formed between casing 11 and screen 9. Deflector 5 may be manufactured of gas-permeable microporous material, which promotes charged powder blowing off internal surface of deflector in case gas mixture gets under casing. EFFECT: higher efficiency of powder charging due to separate control of powder charging mode and external electric field. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам нанесения на объекты порошковых материалов способом пневматического распыления в электростатическом поле и может быть использовано при окрашивании объектов в различных отраслях промышленности. The invention relates to devices for applying powder materials to objects by pneumatic spraying in an electrostatic field and can be used for painting objects in various industries.

Известны 2 основных способа переноса заряда на частицы порошка: - трибостатичесий, при котором частицы порошка заряжаются в процессе трения о поверхность специально подобранного материала, (см., например, авт. свид. СССР N 1835319, кл. B 05 B 5/08, 1991); электростатический, при котором заряд переносится на порошок через воздух при прохождении порошка через зону коронного разряда. There are 2 main methods of charge transfer to powder particles: - tribostatic, in which the powder particles are charged in the process of friction on the surface of a specially selected material (see, for example, ed. Certificate of the USSR N 1835319, class B 05 B 5/08, 1991); electrostatic, in which the charge is transferred to the powder through the air when the powder passes through the corona discharge zone.

В последнем способе коронный разряд может быть создан между электродом распылителя и покрываемым объектом (внешняя зарядка) - см., например, авт. свид. СССР N 1508395, кл. B 05 B 5/08, 1987, заявку РСТ N 94/08725, кл. B 05 B /025, 1993, пр. Японии от 8.10.92, или между электродом распылителя и дополнительным заземленным электродом ("контроэлектродом"), расположенным в зоне распылителя (внутренняя зарядка). In the latter method, a corona discharge can be created between the atomizer electrode and the object to be coated (external charging) - see, for example, author. testimonial. USSR N 1508395, class B 05 B 5/08, 1987, PCT application N 94/08725, cl. B 05 B / 025, 1993, etc. of Japan of 8.10.92, or between the atomizer electrode and an additional grounded electrode (“counter electrode”) located in the atomizer area (internal charging).

Наиболее широко применяемые распылители с внешней зарядкой обладают высокой производительностью, стабильным качеством зарядки в довольно широко меняющемся диапазоне условий работы по температуре и влажности воздуха, но плохо покрывают электрически экранированные зоны объекта. Последнее объясняется тем, что заряженные частицы порошка летят на объект вдоль линий электрического поля и не попадают в эти зоны. The most widely used spray guns with external charging have high performance, stable charging quality in a fairly widely varying range of operating conditions for temperature and humidity, but poorly cover the electrically shielded areas of the object. The latter is explained by the fact that charged powder particles fly to the object along the lines of the electric field and do not fall into these zones.

Распылители с внутренней зарядкой практически не применяются, так как контроэлектрод через короткое время покрывается порошком, и зарядка прекращается. Sprayers with internal charging are practically not used, since the counter electrode is covered with powder in a short time, and charging stops.

Трибостатические распылители не создают внешнего поля и позволяют покрыть порошком экранированные зоны объекта, но обладают пониженной производительностью и очень критичны к условиям работы, к типу и дисперсному составу краски, а, кроме того, практически не позволяет управлять процессом зарядки порошка. Tribostatic spray guns do not create an external field and can cover the screened areas of the object with powder, but they have reduced performance and are very critical to working conditions, to the type and dispersed composition of the paint, and, moreover, practically do not allow controlling the powder charging process.

Наиболее близким техническим решением к предложенному можно считать распылитель порошкообразных материалов по авт. свид. СССР N 1811907, кл. B 05 B 5/025, 1990. Распылитель относится к электростатическим с внешней зарядкой порошка и содержит корпус с чашеобразной распылительной головкой, путепровод для газопорошковой смеси и соосные корпусу рассекатель порошковой смеси и электрод, соединенный с источником высокого напряжения. Внутри распылительной головки коаксиально ей установлен полый расширяющийся отражатель с чашеобразной внутренней поверхностью и сложной ступенчатой внешней поверхностью. The closest technical solution to the proposed can be considered a spray of powder materials according to ed. testimonial. USSR N 1811907, class B 05 B 5/025, 1990. The atomizer is electrostatic with external powder charging and contains a body with a bowl-shaped spray head, an overpass for the gas-powder mixture and a powder mixture divider coaxial to the body and an electrode connected to a high voltage source. Inside the spray head, a hollow expanding reflector with a cup-shaped inner surface and a complex stepped outer surface is coaxially mounted to it.

Введение отражателя способствует созданию между распылительной головкой и внешней поверхностью отражателя конфузорно-диффузорного сопла, где происходит гашение скорости частиц порошка и более эффективная их зарядка, что приводит к повышению качества распыления порошка. The introduction of the reflector promotes the creation of a confuser-diffuser nozzle between the spray head and the outer surface of the reflector, where the speed of the powder particles is damped and their charge is more efficient, which leads to an increase in the quality of the powder spray.

Недостатком подобного устройства является отсутствие возможности управления внешним электрическим полем, транспортирующим порошок на объект, что существенно затрудняет, а иногда и полностью исключает нанесение порошка на электрически экранированные зоны объекта. The disadvantage of this device is the inability to control an external electric field transporting the powder to the object, which greatly complicates, and sometimes completely eliminates, the application of powder to the electrically shielded areas of the object.

Изобретение решает задачу повышения эффективности зарядки порошка за счет обеспечения раздельного управления режимом зарядки порошка и внешним электрическим полем, что позволяет повысить качество покрытия объектов, включая возможность покрытия электрически экранированных зон объекта и объектов с диэлектрической поверхностью, таких как дерево, стекло и пр. The invention solves the problem of increasing the efficiency of powder charging by providing separate control of the powder charging mode and the external electric field, which improves the quality of coverage of objects, including the ability to cover electrically shielded zones of the object and objects with a dielectric surface, such as wood, glass, etc.

Для решения поставленной задачи в распылителе порошкообразных материалов, содержащем корпус с чашеобразной распылительной головкой, путепровод для газопорошковой смеси и соосные корпусу рассекатель, отражатель и электрод, соединенный с источником высокого напряжения, отражатель выполнен в виде полого усеченного конуса из диэлектрического материала, основание которого соединено по контуру с чашеобразной головкой, а электрод и рассекатель размещены внутри конуса. To solve the problem in a spray of powdered materials containing a casing with a cup-shaped spray head, an overpass for the gas-powder mixture and a divider, reflector and electrode coaxial to the casing, connected to a high voltage source, the reflector is made in the form of a hollow truncated cone of dielectric material, the base of which is connected via a contour with a cup-shaped head, and the electrode and the divider are placed inside the cone.

С наружной стороны диэлектрического отражателя закреплена экранирующая поверхность в виде сетки, соединенной с дополнительным источником напряжения. A shield surface in the form of a grid connected to an additional voltage source is fixed on the outside of the dielectric reflector.

Диэлектрический отражатель может быть выполнен из микропористого газопроницаемого материала и снабжен кожухом, который закреплен на наружной стенке отражателя с возможностью образования путепровода для подачи газовой смеси. The dielectric reflector may be made of microporous gas-permeable material and provided with a casing that is mounted on the outer wall of the reflector with the possibility of forming an overpass for supplying the gas mixture.

Введение в конструкцию распылителя отражателя предлагаемой формы позволяет разделить процессы управления зарядкой порошка и внешним электрическим полем. Режим зарядки порошка регулируется выбором оптимального угла конусной поверхности отражается, выбором напряжения между электродом и сеткой отражателя, а также дополнительным сдуванием порошка путем подачи газовой смеси с внешней стороны отражателя (в случае выполнения его из газопроницаемого материала). Режим управления внешним полем определяется путем регулировки напряжения, а также дополнительно управлением напряжения на сетке отражателя. Introduction to the design of the atomizer reflector of the proposed form allows you to separate the processes of controlling the charging of the powder and the external electric field. The powder charging mode is controlled by the selection of the optimum angle of the conical surface is reflected, the choice of voltage between the electrode and the grid of the reflector, as well as additional blowing off of the powder by supplying a gas mixture from the outside of the reflector (if it is made of a gas-permeable material). The external field control mode is determined by adjusting the voltage, and also by controlling the voltage on the reflector grid.

Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид распылителя. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the atomizer.

Распылитель содержит корпус 1, путепровод 2 для подачи газопорошковой смеси 3 (показана стрелками) в распылительную головку 4, которая установлена соосно корпусу 1 и имеет чашеобразную форму, расширяющуюся к выходу. The sprayer includes a housing 1, an overpass 2 for supplying a gas-powder mixture 3 (shown by arrows) into the spray head 4, which is mounted coaxially to the housing 1 and has a cup-shaped shape that expands to the outlet.

По контуру чаши 4 закреплено основание отражателя 5, который имеет форму усеченного полого конуса и выполнен из диэлектрического материала. Внутри конуса отражателя 5 соосно корпусу 1 смонтированы электрод 6, соединенный с источником высокого напряжения 7, и рассекатель 8. The base of the reflector 5 is fixed along the contour of the bowl 4, which has the shape of a truncated hollow cone and is made of dielectric material. Inside the cone of the reflector 5 coaxially to the housing 1, an electrode 6 is mounted, connected to a high voltage source 7, and a divider 8.

Вплотную к внешней стенке отражателя 5 установлена экранирующая поверхность 9 в виде сетки, спирали или колец. Экран 9 соединен с дополнительным источником питания 10 и заключен в кожух 11. Close to the outer wall of the reflector 5 is installed a shielding surface 9 in the form of a grid, spiral or rings. The screen 9 is connected to an additional power source 10 and enclosed in a casing 11.

Устройство работает следующим образом. При включении источника напряжения 7 из области возле электрода 1 вылетают отрицательные ионы и устремляются вдоль линий электрического поля, создаваемого между электродом 1 и экраном 9. На пути отрицательных ионов возникает диэлектрический отражатель 5. Ионы останавливаются у стены отражателя и заряжают его поверхность до тех пор, пока ток электрода не прекращается. The device operates as follows. When the voltage source 7 is turned on, negative ions fly out of the area near the electrode 1 and rush along the lines of the electric field created between the electrode 1 and the screen 9. A dielectric reflector 5 appears on the path of negative ions. The ions stop at the reflector wall and charge its surface until until the electrode current stops.

Незаряженный порошок 3, смешанный с газом, выдувается из распылительной головки 4 и направляется частично в область 12 с высокой концентрацией созданного короной объемного заряда, а частично под углом к отражателю 5, с которого снимает своей поверхностью часть заряда, подобно трибостатике. При этом прилегающий к отражателю 5 порошок замедляется, а мелкие частицы вовсе останавливаются, увеличивая трение порошка о стенку отражателя 5. Это способствует переносу заряда на порошок. Заряженный порошок сдувается газом (воздухом) и уносится через сопло отражателя 5 в сторону покрываемого порошком объекта. Uncharged powder 3, mixed with gas, is blown out of the spray head 4 and is sent partially to the region 12 with a high concentration of the space charge created by the crown, and partially at an angle to the reflector 5, from which it removes part of the charge with its surface, similar to tribostatics. At the same time, the powder adjacent to the reflector 5 slows down, and small particles completely stop, increasing the friction of the powder on the wall of the reflector 5. This contributes to the transfer of charge to the powder. The charged powder is blown off by gas (air) and carried away through the nozzle of the reflector 5 in the direction of the object covered by the powder.

Заряд восстанавливается за счет тока коронного разряда с электрода 1. The charge is restored due to the corona discharge current from electrode 1.

Частицы порошка, пролегающие через область 12 коронного разряда, заряжаются и, приближаясь к стенке отражателя 5, стоящей на их пути, прижимаются к ней и образуют дополнительный слой порошка. Стекающие с электрода 1 ионы в дальнейшем тормозятся уже не зарядом стенки отражателя 5, а слоем порошка на ней, создавая высокую концентрацию заряда на поверхности этого порошкового слоя. Заряженный слой порошка также сдувается потоком газа и уносится через выходное отверстие в конусе отражателя 5. Процесс зарядки автоматически стабилизируется. Powder particles passing through the corona discharge region 12 are charged and, approaching the wall of the reflector 5 standing in their way, are pressed against it and form an additional powder layer. The ions flowing from the electrode 1 are then retarded no longer by the charge of the reflector wall 5, but by a layer of powder on it, creating a high charge concentration on the surface of this powder layer. The charged powder layer is also blown away by the gas flow and carried away through the outlet in the cone of the reflector 5. The charging process is automatically stabilized.

На скорость переноса заряда влияет ряд факторов и, в первую очередь, скорость и эффективность сдувания заряженного порошка, распределение заряда между этим слоем и поверхностью отражателя, а также распределением заряда внутри слоя порошка. A number of factors affect the rate of charge transfer, and, first of all, the speed and efficiency of blowing off a charged powder, the charge distribution between this layer and the reflector surface, as well as the charge distribution inside the powder layer.

В зависимости от особенностей объекта, на которое наносится порошковое покрытие, предлагаемое устройство позволяет использовать три разных режима работы. Depending on the characteristics of the object on which the powder coating is applied, the proposed device allows the use of three different operating modes.

1. На сетке экрана 9 отрицательное напряжение, меньшее, чем на электроде. Обеспечивается обычный режим переноса частиц во внешнем элетростатическом поле. Уменьшая напряжение на электроде и на сетке одновременно, можно уменьшить транспортное поле и перейти в режим внутренней зарядки. 1. On the screen grid 9, a negative voltage is lower than on the electrode. The usual mode of particle transfer in an external electrostatic field is provided. By reducing the voltage on the electrode and on the grid at the same time, you can reduce the transport field and switch to the internal charging mode.

2. Сетка 9 заземлена. В этом случае внешнее поле отсутствует и порошок транспортируется воздушным потоком и собственным полем объемного заряда, как в трибостатике или внутренней зарядке. Эффективно покрываются экранированные зоны объекта. 2. The grid 9 is grounded. In this case, the external field is absent and the powder is transported by the air flow and the own field of the space charge, as in tribostatics or internal charging. Shielded areas of an object are effectively covered.

3. На сетке 9 положительное напряжение. Происходит ускоренное удаление из области 12 отрицательных ионов газа (воздуха) и ионов паров воды, что резко уменьшает перенос заряда на изделие. Так как у частиц порошка соотношение заряда к массе во много раз меньше, чем у ионов, они долетают до объекта и оседают на нем. Это позволяет наносить порошок в любые экранированные зоны и на любые поверхности, включает диэлектрики, например, стекло и дерево, на которых частицы порошка удерживаются за счет поляризации молекул диэлектрика. 3. There is a positive voltage on grid 9. Accelerated removal from the region of 12 negative gas (air) ions and water vapor ions occurs, which sharply reduces charge transfer to the product. Since the ratio of charge to mass of powder particles is many times smaller than that of ions, they reach the object and settle on it. This allows powder to be applied to any shielded zones and to any surfaces, including dielectrics, for example, glass and wood, on which powder particles are held due to the polarization of the dielectric molecules.

Для улучшения сдувания порошка с внутренней поверхности диэлектрического отражателя 5 его выполняют из микропористого материала, сквозь который внутрь конусного отражателя подают рабочую газовую смесь. Для этого снаружи отражатель 5 закрывают кожухом 11 и подают газовую смесь между кожухом 11 и внешней поверхностью отражателя 5. To improve the blowing off of the powder from the inner surface of the dielectric reflector 5, it is made of microporous material, through which a working gas mixture is fed into the conical reflector. For this, the reflector 5 is closed from the outside by a casing 11 and a gas mixture is supplied between the casing 11 and the outer surface of the reflector 5.

Таким образом, предлагаемая конструкция распылителя обеспечивает раздельное управление режимом зарядки порошка и внешним электрическим полем, что позволяет повысить качество покрытия объектов, в том числе за счет получения возможности покрытия электрически экранированных зон и объектов с диэлектрическими поверхностями (стекло, дерево и т.д.). Thus, the proposed sprayer design provides separate control of the powder charging mode and the external electric field, which improves the quality of coverage of objects, including by obtaining the ability to cover electrically shielded zones and objects with dielectric surfaces (glass, wood, etc.) .

Claims

1. A powder material sprayer comprising a casing with a cup-shaped spray head, an overpass for the gas-powder mixture, and a divider, reflector and electrode coaxial with the casing, connected to a high voltage source, characterized in that the reflector is made in the form of a truncated cone of dielectric material, the base of which is connected along the contour with a bowl-shaped head, and the electrode and the divider are placed inside the cone of the reflector.

2. The atomizer according to claim 1, characterized in that a shield surface in the form of a grid connected to an additional voltage source is fixed on the outside of the dielectric reflector.

3. The sprayer on PP. 1 and 2, characterized in that the reflector is made of microporous gas-permeable material and is equipped with a casing that is mounted on the outer wall of the reflector with the possibility of formation of an overpass for supplying the gas mixture.