[发明专利]静电喷雾

说明书

本发明涉及静电喷雾。

作为静电喷雾设备，其主要构成部分包括：

一个静电喷头，用来对从喷头喷射出的液体加上第一电位的装置，一个固定在喷头附近的电极，以及用来对该电极加上第二电位从而在喷液和电极之间产生足以使液体雾化的场强的增强电场的装置。

我们的英国专利说明书No.1569701公开了一种静电喷雾设备。该设备内，有一个喷头具有导电或半导电的表面，该表面被充电到1-20千伏的电位;还有一个安装在喷头表面邻近并接到地电位的增强电场的电极。电极内有一由导电或半导电材料做成的芯子被包容在护套之中。当喷液从喷头中喷出时，表面上的静电场足以使液体雾化而没有显著的电晕放电。从喷头中喷出的液体荷电质点通过电极喷向靶，该靶也处于地电位。

设置了处于地电位的增强电场电极装置呈现出三个优点。第一，由于电极比靶更接近表面，因而，导电或半导电表面上的静电场要比不加增强电场电极时大。这意味着加于表面的电位可以低些，也就是说，可以用一个比较便宜和安全的电源。第二，电极与导电或半导电表面之间的距离不变，因而，表面上的静电场不变。在喷雾作业中，喷头要作相对于靶的移动，如对农作物喷雾，喷头和靶之间的距离会有很大的变化。如果没有增强电场电极，这样的距离变化会引起有效静电场的相应变化。最后，在喷雾作业中会产生喷液的伴生小滴，这种较小的质点就会被吸向增强电场电极。

在大规模的农艺喷雾中，要求设备能不断地以较高的流速工作，同时还要求较小的液滴尺寸，如小到直径约为30μm（微米）。这些要求是矛盾的，因为在其他参量保持不变时，增大流速，会引起液滴尺寸增大。此外，在同时具有高流速和小液滴的情况下，会引起液滴的大量“回喷”，这些“回喷”的液滴会从液滴主流中被推斥出来，并沉降在设备上或飘浮于空气中。

本发明的任务在于改善先有技术静电喷雾器的性能，其方法是：借助于例如增加流速而保持液滴大小不变，或者借助于减小液滴而保持流速不变，或者两者相结合。本发明的任务还在于力图达到在电极之间的均匀的喷雾效果。

根据本发明的静电喷雾设备包括：一个静电喷头;用来对从喷头中喷射出的液体加上第一电位的装置;一个安装在喷头邻近的电极;以及用来对该电极加上第二电位，使得在喷液和电极之间产生一个其场强足以引起液体雾化的增强电场的装置。电极内有一个导电或半导电材料做成的芯子，该芯子由绝缘强度和体电阻率都足够高的材料作护套，以防止电极和喷头之间打火，而从而一方面来说，这种材料具有的体电阻率又应足够低，使得收集在护套材料表面的电荷能通过该材料传导到导电或半导电的芯子上。

该设备还具有这样安排的绝缘措施：使得上述电荷流经护套材料表面跨越到上述导电或半导电芯子所通过的电阻要大于上述电荷流经护套材料内部到导电或半导电芯子所通过的电阻。用来加第二电位的装置设置有一根电导体，该电导体有绝缘材料做的外皮，并与导电或半导电的芯子连通。还在护层材料和外皮之间的衔接部分提供了绝缘措施。

喷头可包括一个带有一般呈圆形的电极的一般呈圆形截面的喷嘴。或者，喷头可包括一个一般呈环形截面的喷嘴，而电极为一个一般呈环形的电极元件和/或一般呈圆盘形的电极元件。或者，喷头也可包括一 个长条形的喷嘴，在此情况下，电极是两个彼此隔开而平行排列着的长条形电极元件。

已经发现电极上的这种“半绝缘”护套有许多优点;而且，材料的性质，特别是体电阻率，对我们的喷雾器的性能和可靠性有重大的作用。“半绝缘”护套在喷头与邻近电极的导电芯子之间形成一个高的局部电阻，随着局部电流的流通，使得护套外表面任何一点的电位不同于芯子的电位，这就抑制了喷头和电极之间发生破坏性的打火，并能在喷头和电极之间维持较高的电位差。护套也抑制了由于落在电极上的纤维或其他脏物而引起的破坏性电晕。此外，也减少了由于机械缺陷或电极上不正常形成的液体而使雾化作用降低的影响。特别是使电极相对于喷头的精确位置要求就不必很严格了。

可是，所述优点取决于有足够高的体电阻率的护套材料，如电阻率太高，通过该材料漏过的电荷太少，因而雾化的效果就降低。在农艺应用上，该体电阻率的上限由喷雾器在高、低湿度两种情况下的工作需要决定。已发现必须恰当选择护套材料的体电阻率，以便喷雾器有最佳的性能和可靠性，其电阻率一般为5¹¹×10-5×10¹³欧姆·厘米。

根据本发明，对于筒形的护套材料，可以确定一个比电阻R，该比电阻的最佳值为5×10¹⁰－5×10¹²欧姆·厘米。