Εφαρμογή Faraday Cage In Powder Coating

Ας αρχίσουμε να βλέπουμε τι συμβαίνει στο χώρο μεταξύ του πιστολιού ψεκασμού και του εξαρτήματος κατά την ηλεκτροστατική επίστρωση σκόνης Διαδικασία εφαρμογής. Στο Σχήμα 1, η τάση υψηλού δυναμικού που εφαρμόζεται στην άκρη του ηλεκτροδίου φόρτισης του όπλου δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο (που φαίνεται με κόκκινες γραμμές) μεταξύ του πιστολιού και του γειωμένου τμήματος. Αυτό προκαλεί την ανάπτυξη εκκρίματος κορωνοϊού. Μια μεγάλη ποσότητα ελεύθερων ιόντων που δημιουργείται από την εκκένωση κορώνας γεμίζει τον χώρο μεταξύ του πιστολιού και του εξαρτήματος. Μερικά από τα ιόντα δεσμεύονται από σωματίδια σκόνης, με αποτέλεσμα τα σωματίδια να φορτίζονται. Ωστόσο, πολλά ιόντα παραμένουν ελεύθερα και ταξιδεύουν κατά μήκος των γραμμών ηλεκτρικού πεδίου προς το γειωμένο μεταλλικό τμήμα, αναμιγνύοντας με σωματίδια σκόνης που προωθούνται από το ρεύμα αέρα.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένα σύννεφο φορτισμένων σωματιδίων σκόνης και ελεύθερων ιόντων που δημιουργούνται στο χώρο μεταξύ του πιστολιού ψεκασμού και του εξαρτήματος έχει κάποιο αθροιστικό δυναμικό που ονομάζεται διαστημικό φορτίο. Όπως ένα σύννεφο βροντής που δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ του εαυτού του και της γης (που τελικά οδηγεί σε ανάπτυξη κεραυνών), ένα σύννεφο φορτισμένων σωματιδίων σκόνης και ελεύθερων ιόντων δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ του και ενός γειωμένου τμήματος. Επομένως, σε ένα συμβατικό σύστημα φόρτισης κορώνας, το ηλεκτρικό πεδίο που βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια του εξαρτήματος αποτελείται από πεδία που δημιουργούνται από το ηλεκτρόδιο φόρτισης του όπλου και τη διαστημική φόρτιση. Ο συνδυασμός αυτών των δύο πεδίων διευκολύνει την εναπόθεση σκόνης στο γειωμένο υπόστρωμα, με αποτέλεσμα υψηλές αποδόσεις μεταφοράς. Τα θετικά αποτελέσματα των ισχυρών ηλεκτρικών πεδίων που δημιουργούνται από τα συμβατικά συστήματα φόρτισης κορώνας είναι πιο έντονα όταν επικαλύπτονται μέρη με μεγάλες, επίπεδες επιφάνειες σε υψηλές ταχύτητες μεταφοράς. Δυστυχώς, τα ισχυρότερα ηλεκτρικά πεδία των συστημάτων φόρτισης κορώνας μπορεί να έχουν αρνητικά αποτελέσματα σε ορισμένες εφαρμογές. Για παράδειγμα, όταν επικαλύπτουμε μέρη με βαθιές εσοχές και κανάλια, αντιμετωπίζουμε το φαινόμενο κλωβού Faraday (βλ. Εικόνα 2). Όταν ένα εξάρτημα έχει μια εσοχή ή ένα κανάλι στην επιφάνειά του, το ηλεκτρικό πεδίο θα ακολουθήσει τη διαδρομή της χαμηλότερης ειδικής αντίστασης προς το έδαφος ( δηλαδή τα άκρα μιας τέτοιας εσοχής). Επομένως, με το μεγαλύτερο μέρος του ηλεκτρικού πεδίου (τόσο από το πιστόλι όσο και από το διαστημικό φορτίο) να συγκεντρώνεται στις άκρες ενός καναλιού, η εναπόθεση σκόνης θα ενισχυθεί σημαντικά σε αυτές τις περιοχές και το στρώμα επικάλυψης πούδρας θα συσσωρευτεί πολύ γρήγορα.

Δυστυχώς, δύο αρνητικές επιπτώσεις θα συνοδεύουν αυτή τη διαδικασία. Πρώτον, λιγότερα σωματίδια έχουν την ευκαιρία να πάνε μέσα στην εσοχή, καθώς τα σωματίδια σκόνης «σπρώχνονται» έντονα από το ηλεκτρικό πεδίο προς τις άκρες του κλωβού Faraday. Δεύτερον, τα ελεύθερα ιόντα που δημιουργούνται από την εκκένωση κορώνας θα ακολουθήσουν τις γραμμές πεδίου προς τις άκρες, θα κορέσουν γρήγορα την υπάρχουσα επίστρωση με επιπλέον φόρτιση και θα οδηγήσουν σε πολύ γρήγορη ανάπτυξη οπίσθιου ιονισμού. Έχει διαπιστωθεί νωρίτερα ότι τα σωματίδια σκόνης υπερνικούν την αεροδυναμική και τη βαρύτητα δυνάμεις και να εναποτεθούν στο υπόστρωμα, πρέπει να υπάρχει ένα αρκετά ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο για να βοηθήσει στη διαδικασία. Στο Σχήμα 2, είναι σαφές ότι ούτε το πεδίο που δημιουργείται από το ηλεκτρόδιο του όπλου, ούτε το πεδίο φόρτισης χώρου μεταξύ του όπλου και του εξαρτήματος διεισδύουν στο εσωτερικό του κλωβού Faraday. Επομένως, η μόνη πηγή βοήθειας για την επίστρωση των εσωτερικών χώρων των εσοχών είναι το πεδίο που δημιουργείται από το φορτίο χώρου των σωματιδίων σκόνης που μεταφέρονται από το ρεύμα αέρα μέσα στην εσοχή (βλ. Εικόνα 3). η ανάπτυξη στις άκρες του θα δημιουργήσει θετικά ιόντα τα οποία θα μειώσουν το φορτίο των σωματιδίων σκόνης που προσπαθούν να περάσουν μεταξύ των άκρων του κλωβού Faraday για να εναποτεθούν μέσα στο κανάλι. Μόλις συμβεί αυτό, ακόμα κι αν συνεχίσουμε να ψεκάζουμε σκόνη στο κανάλι, το σωρευτικό φορτίο χώρου Τα σωματίδια σκόνης που διανέμονται μέσα στο κανάλι από το ρεύμα αέρα δεν θα είναι επαρκή για να δημιουργήσουν μια αρκετά ισχυρή ηλεκτρική δύναμη για να υπερνικήσει τον στροβιλισμό του αέρα και να εναποθέσει τη σκόνη.

Επομένως, η διαμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου και η συγκέντρωσή του στις άκρες των περιοχών του κλωβού Faraday δεν είναι το μόνο πρόβλημα κατά την επίστρωση περιοχών σε εσοχή. Εάν ήταν, θα ήταν απαραίτητο μόνο να ψεκαστεί μια εσοχή για αρκετό χρονικό διάστημα. Θα περιμέναμε ότι μόλις οι άκρες επικαλυφθούν με ένα παχύ στρώμα σκόνης, άλλα σωματίδια δεν θα μπορούσαν να εναποτεθούν εκεί, με το μόνο λογικό μέρος για να πάει η σκόνη να είναι το εσωτερικό της εσοχής. Δυστυχώς αυτό δεν συμβαίνει λόγω, εν μέρει, του υποστηρικτικού ιονισμού. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα περιοχών κλωβού Faraday που δεν μπορούν να επικαλυφθούν ανεξάρτητα από τη διάρκεια του ψεκασμού της σκόνης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτό συμβαίνει λόγω της γεωμετρίας της εσοχής και των προβλημάτων με τον στροβιλισμό του αέρα, αλλά συχνά οφείλεται σε οπίσθιο ιονισμό.