Спосіб зарядки частинок порошків полімерів у коронному розряді та пристрій для його здійснення

' Ї. Способ з а р я д к и ч а с т и ц порошков т е м , что входной штуцер расположен • полимеров в коронном р а з р я д е , з а к л ю в з о н е межэлектродного промежутка з а чающийся в подаче потока воздушнорядного к а н а л а , при этом о с ь в х о д н о порошковой смеси в зарядный канал го штуцера расположена под углом 20 корпуса з а р я д н о г о у с т р о й с т в а , з а р я д 85 к продольной оси з а р я д н о г о к а н а ке ч а с т и ц порошка полимера в межл а и п е р е с е к а е т е е в т о ч к е , удаленной электродном промежутке и распыленна от о с т р и я коронирующего э л е к т р о д а на потока заряженных частиц ч е р е з з а •расстояние, р а в н о е не менее половины земленный э л е к т р о д , о т л и ч а ю диаметра отверстия входного ш т у - ( щ ч й с я т е м , ч т о , с целью повыцера и трех диаметров коронишения к а ч е с т в а покрытия з а с ч е т у в е рующего электрода, причем п л о личения степени униполярной з а р я д к и щадь отверстия входного і штуцера частиц порошка полимера, поток в о з составляет 0 , 5 - 0 , 0 5 от п л о душно-порошковой смеси подают со с к о щади о т в е р с т и я з а р я д н о г о к а н а л а . . ростью не менее 10 м/с в межэлектрод о 930306 Изобретение относится к области электронно-ионной технологии, взаимодействию сильных электрических полей и диспергированных материалов,преимущественно может быть испольювано при нанесении порошковых полимерных материалов в электростатическом поле на изделия различной формы и размеров, движущиеся и неподвижные. Известен способ зарядки частиц порошков полимеров в коронном р а з р я де , заключающийся в подаче потока воздушно-порошковой смеси в зарядный канал корпуса зарядного устройства, J5 зарядке частиц порошка полимера в межэлектродном промежутке и распылении потока заряженных частиц через заземленный электрод. Кроме того, известно устройство 20 для зарядки частиц порошков полимеров в коронном разряде, содержащее цилиндрический корпус из электронепроводятего материала с зарядным каналом круглого сечения для прохода 25 потока воздушно-порошковой смеси', на выходном конце которого расположен заземленный электрод, выполненный в виде сопла Вентури, а на противоположном конце зарядного канала по его оси установлен с возможностью поступательного перемещения вдоль оси канала игольчатый коронируюший электрод и входной штуцер для подачи потока воздушно-порошковой смеси. Во-первых, не обеспечивается повышение степени униполярной зарядки частиц порошка полимера, так как в о з душно-порошковая смесь обтекает коронирующий электрод и проходит не только внешнюю, но и внутреннюю зону коронного р а з р я д а , в которой частицы порошка полимера получают разноименные заряды, что снижает степень униполярной зарядки,получаемой частицами порошка полимера во внешней -зоне коронного разряда. Во-вторых, эффективность зарядки порошка связана с малыми размерами зарядного устройства и, следовательно, малым расходом (до 5 м*/ч) в о з душно-порошковой смеси,электризуемой в зарядном устройстве. Последнее связано с тем обстоятельством, что при увеличении размеров зарядного устройства и объемов обрабатываемой воздушно-порошковой смеси эффективность зарядки падает. Начинает с к а зываться эффект вращательного движения спирального потока воздушно-порошковой смеси. В таком потоке максимальная концентрация частиц находится вблизи стенок корпуса зарядного устройства и, следовательно, выносится из зоны максимальной напряженности электрического поля коронного р а з ряда, что не позволяет эффективно з а ряжать частицы порошка полимера при расходах воздушно-порошковой смеси, •достигающих 5 - 3 0 м / ч , которые н е обходимы, например, для осуществления нанесения полимерного порошкового покрытия на внутреннюю поверхность труб. По известным способу и устройству зарядку частиц порошка полимера ведут в коронном разряде, но при этом в о з душно-порошковую смесь подают под острым углом на коронирующий элект.Q род. Ось подаваемого потока располаКроме т о г о , входной штуцер устройгают эксцентрично (оси не пересекаства расположен за пределами межются в одной плоскости) но отношению электродного промежутка, что ведет к к продольной оси потока воздушно-попрохождению потока воздушно-порошкорошковой смеси, перемещающегося пря- < с РОЙ смеси через внутреннюю зону к о мотоком вдоль корпуса зарядного устроны, в которой находятся ионы с р а з ройства. Последнее обстоятельство ными знаками заряда, а эксцентричное способствует тому, что основная расположение входного штуцера по отночасть - ядро потока воздушно-порошкошению к продольной оси зарядного к а вой смеси, получает вращательное пала ведет к тому, что из ядра потока спиральное движение вокруг игольчак стенкам зарядного канала выносится того коронирующего электрода. Это порошок, где образуется зона максиспособствует удпинению пути и времемальной концентрации порошка. При ни пребывания частий в зоне зарядки, этом частицы полимера проходят мимо что, в свою очередь, повышает степень зоны максимальной напряженности элект55 рического поля коронного разряда, электризации частиц. что ухудшает их электризацию. Однако известные способ и устройство обладают существенными недостатЦель изобретения - повышение к а ч е ками. ства покрытия за счет увеличения с т е 930806 пени униполярной зарядки частиц п о штуцера расположена под углом ^ J рошка полимера. ' 85° к продольной оси корпуса *лрядПоставленная цель достигается | ного устройства. тем,что поток воздушно-порошковой В начальной части корпугл I рассмеси подают со скоростью не менее положен коронирующий игольчатый 10 м/с в межэлектродный промежуток электрод 4, который соединен с источпод углом 20-35 к оси зарядного ником высокого напряжения с помощью канала, осуществляя движение потока высоковольтног J ввода, выполненного частиц порошка в зарядном канале по JQ в виде фиксирующего винта 5 , пилообразной траектории до входа в заземленный электрод. Коронирующий электрод 4 выполнен игольчатым в виде держателя с иглой f Поставленная цель достигается закрепленной на его рабочем конце, тем, что в устройстве для зарядки частиц порошков полимеров в корон15 \Ї расположен по оси зарядного канала. і Высоковольтный ввод осуществлен посном р а з р я д е , содержащем цилиндричес- . редством контактного устройства,выкий корпус из электронепроводящего полненного в виде фиксирующего винматериала с зарядным каналом круглота 5 . го сечения для прохода потока воздушно-порошковой смеси, на выходном 20 Заземленный электрод 6 выполнен конце которого расположен заземленметаллическим в виде сопла Вентури, ный электрод, выполненный в виде сопа заземляющий его вывод выполнен в ла Вентури, а на противоположном виде фиксирующего винта 7. Коро.чируюконце зарядного канала по его оси щий электрод выполнен с возможностью установлен с возможностью поступа25 его поступательного перемещения вдоль тельного перемещения вдоль оси к а оси зарядного канала посредством прунала игольчатый коронирующий электжины 8 и пробки 9, выполненной из род и входной штуцер для подачи потоэлектронепроводящего м а т е р и а л а - орг-• ка воздушно-порошковой смеси, последс т е к л а . Диаметр игольчатого корони1ний расположен в зоне межэлектродно30 рующего электрода равен 0,5 го промежутка зарядного канала, при 1,5 мм, этом ось входного штуцера расположеТочка 10 - точка пересечения на под углом 20-35° к продольной оси осей входного штуцера и зарядного зарядного канала и пересекает ее в канала. точке, удаленной от острия корониТочка 10 пересечения осей располорующего электрода на расстояние,рав- 35 жена от острия корониоующєго электроное не менее половины диаметра о т да па расстоянии не менее половины верстия входного штуцера и трех диадиаметра отверстие входного штуцеметров коронирующего электрода,причем площадь отверстия входного штуцера JQ ра tigjfH трех диаметров коронирующего электрода Л« э » то есть не менее составляет 0 , 5 - 0 , 0 5 от площади отd 3 x/2 + 3d к ^ . верстия зарядного канала. Описываемое устройство для зарядНа фиг,J представлен общий вид ки ПОРОШКОВ полимеров работает слеустройства для зарядки частиц порошдующим образом. ков полимеров, поперечный р а з р е з ; 45 Поток воздушно-порошковой смеси на фиг.2 - схема движения потока в о з от питающего устройства (на чертеже душно-порошковой смеси в межэлектродне показано) подают через входной ном промежутке зарядного канала. штуцер 3 в межэлектродный промелуток Устройство содержит цилиндричеспод углом 20 - 85° к продольной оси кий корпус 1, выполненный из электро- 50 зарядного канала 2 . При подводе вынепроводящего материала, например из сокого напряжения от отрицательного органического стекла. Внутри корпуполюса источника высокого напряжения са выполнен зарядный канал 2 кругло(на чертеже не показан) через конго сечения. Входной штуцер "3, также тактное устройство к коронирующему ,выполненный из" электронепроводящего 55 электроду 4 возникает коронный р а з материала и служащий для подачи поряд. Нейтральные молекулы воздуха в тока воздушно-порошковой смеси в з а зоне воза г острия ионизируются,обрарядный канал, расположен на межзуется внутренняя зона короны с ионаэлектродном промежутке. Ось входного ми разных знаков заряда, длина кото 930306 8 канал идет поток частиц порошка полимера, тем менее эффективна их зарядка, так как понижается удельная величина заряда частиц. Выполнение зарядного устройства с учетом соотношения fBX /Fj^ менее 0,05 ведет к значительному увеличению габаритов зарядного устройства. Кроме того, растет его гидравлическое сопротивление по входу и резго уменьшается расход воздушно-порошковой смеси, который может быть обработан в заявляемом устройстве, то есть падает его производительность. Заземленный электрод 6 выполнен металлическим, например, из латуни, в виде сопи? Вентури. Геометрия сопла Вентури выполнена следующей: передний конфузор с углом 3 0 - 4 5 , задний диффузор с углом 7 - 10°. Выполнение заземленного электрода данной геометрии обеспечивает надежную работу зарядного устройства, так как исключает забивание порошком поверхности заземленного электрода и образование обратной короны, которая уменьшает эффективность зарядки. Названный эффект достигается за счет развитой турбулентности потока на входе в сопло Беитури: сам поток воз душно-порошковой смеси на входе очищает поверхность заземленного электрода. 3 переменном сечении сопла Вентури твердая фаза отжимается от стеЧтобы поток воздушно-порошковой 35 нок и затем уже в выходном сечении смеси имел возможность двигаться комдиффузора равномерно распределяется пактной направленной струей внутри по сечению выходного канала. Далее зарядного канала 2 и проходить путь поток заряженных частиц поступает по ломаной пилообразной траектории в распылительное устройство (на чердо входа потока в заземленный элект- 40 теже не показано), посредством котород 6, площадь отверстия^ входного рого его наносят на заземленное изштуцера г е,у и площадь отверстия заделие. рядного канала F 3 i t c выполнены в соотношении f f t x / F 9 K = 0,5 - 0,05. При П р и м е р . Диаметр зарядного этом соотношение -fgx/Р^к ~ 0,5 ограканала составлял 40 мм, диаметр от45 ничивает диаметр входной струи потоверстия входного штуцера изменялся ка воздушно-порошковой смеси в зарядот 3 до 32 мм, таким образом соотный канал. Выполнение соотношения ношение £ е у / ? с з составляло 0,05 больше 0,5 уменьшает эффективность 0 9 55, межэлектродный промежуток зарядки частиц порошка полимера,так 15 - 35 , напряжение на коронируюкак увеличение диаметра струи потока 50 щем электроде 1 0 - 2 5 кВ, ток разувеличивает число частиц, проходящих ряда 25 - 190 мкА, диаметр коронина значительном удалении от зоны макрующего электрода 1 мм, расстояние симальной напряженности электричесd & x /2 + 3 d с э составляло 4,5 - 17 мм. кого поля коронного разряда» которая Проводили зарядку частиц порошка 55 полиэтилена низкого давления марки для входящего потока лежит в точке пересечения осей потока с осью заряд21006-67 5 со средним эквивалентным ного канала. Чем дальше от точки педиаметром частиц 67 мкм, эпоксидной ресечения осей при входе в зарядный порошковой краски П-ЭП-219 и П-ЭП-971, рой не превышает трех диаметров коро* нирующего электрода. Отрицательные ионы интенсивно насыщают всю остальную часть межэлектродного промежутка и образуют внешнюю зону коронного разряда. Поскольку точка пересечения оси потока, входящего в зарядный канал, с осью зарядного канала отделена от острия коронирующего электрода на расстояние не менее, чем половина диаметра отверстия входного штуцера 3 и трех диаметров коронирующего электрода 4, то при выполнении ука15 занного условия все частицы потока воздушно-порошковой смеси пройдут мимо внутренней зоны короны и попадут^} во внешнюю зону короны, чем обеспечивается униполярная зарядка частиц порошка полимера. Последнее объясня- 20 ется также тем, что диаметр зарядного канала в заявляемом устройстве не превышает нескольких десятков миллиметров, а на таком расстоянии входя25 щий в зарядный канал 2 из входного штуцера 3 со скоростью не менее 10 м/с поток воздушно-порошковой смеси представляет собой компактную струю, которая не успевает потерять свою форму, расшириться и достигнуть 30 зоны внутренней короны на своем пути к точке пересечения осей входящего потока и зарядного канала. 10 • "930806 на расходах 1 - 30 м / ч и концентраВо-вторых, повышение эффективносции порошка в воздушном потоке до ти зарядки з а счет увеличения време0,3 к г / м 3 . Результаты испытаний п о ни пребывания частиц порошка полимеказали, что зарядное устройство,реара в зоне межэлектродного промежутка лизующее способ электризации порошзарядного канала позволило снизить ков полимеров во внешней зоне корон напряжение, подаваемое на высоконого разряда, по сравнению с сущевольтный коронирующий электрод. Посствующими устройствами обеспечивает леднее позволило использовать в устследующие преимущества. 10 ройствах для зарядки частиц дешевый малогабаритный преобразователь типа " Р а з р я д - І " и блок питания к нему тиВо-первых, позволяет производить па ИЭПГ7-1 . эффективную зарядку частиц полимерДанные способ зарядки и устройстных порошков при использовании напря15 во для его осуществления могут найти жений 1G - 20 кВ и при значительных применение в автомобильной, электродо 80 мЗ/ч расходах воздушно-порошкотехнической, химической, судостроивой смеси, проходящей через зарядное тельной и других отраслях промышленустройство, что позволяет быстро и ности, в которых используются методы эффективно наносить покрытия,напри20 электронно-ионной технологии для полумер , на внутренние поверхности труб чения полимерных порошковых покрытий и других изделий с внутренними к а на различных по сложности и конфигуналами. рации изделиях. 9 3 Редактор Л.Письман Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Заказ 669 Тираж 412 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1J3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101