Faraday Cage pulvera pārklājuma uzklāšana

Sāksim aplūkot, kas notiek telpā starp smidzināšanas pistoli un daļu elektrostatiskā slodzes laikā pulvera pārklājums pieteikšanās procedūra. 1. attēlā lielais potenciāls spriegums, kas tiek pielikts pistoles uzlādes elektroda galam, rada elektrisko lauku (parādīts ar sarkanām līnijām) starp pistoli un iezemēto daļu. Tas izraisa koronaizlādes attīstību. Liels daudzums brīvo jonu, ko rada koronaizlāde, aizpilda telpu starp pistoli un detaļu. Dažus no joniem uztver pulvera daļiņas, kā rezultātā daļiņas tiek uzlādētas. Tomēr vairāki joni paliek brīvi un pārvietojas pa elektriskā lauka līnijām uz iezemēto metāla daļu, sajaucoties ar pulvera daļiņām, ko virza gaisa plūsma.

Kā minēts iepriekš, lādētu pulvera daļiņu un brīvo jonu mākonim, kas izveidots telpā starp smidzināšanas pistoli un daļu, ir zināms kumulatīvs potenciāls, ko sauc par kosmosa lādiņu. Līdzīgi kā pērkona mākonis, kas rada elektrisko lauku starp sevi un zemi (kas galu galā izraisa zibens attīstību), lādētu pulvera daļiņu un brīvo jonu mākonis rada elektrisko lauku starp sevi un iezemēto daļu. Tāpēc parastajā koronauzlādes sistēmā elektriskais lauks, kas atrodas tiešā tuvumā daļas virsmai, sastāv no laukiem, ko rada pistoles uzlādes elektrods un kosmosa lādiņš. Šo divu lauku kombinācija atvieglo pulvera nogulsnēšanos uz iezemētās pamatnes, kā rezultātā tiek panākta augsta pārneses efektivitāte. Parasto koronauzlādes sistēmu radīto spēcīgo elektrisko lauku pozitīvā ietekme ir visizteiktākā, pārklājot detaļas ar lielām, plakanām virsmām ar lielu konveijera ātrumu. Diemžēl spēcīgākiem koronas uzlādes sistēmu elektriskajiem laukiem dažos lietojumos var būt negatīva ietekme. Piemēram, pārklājot detaļas ar dziļiem padziļinājumiem un kanāliem, rodas Faradeja būra efekts (sk. 2. attēlu). Ja uz detaļas virsmas ir padziļinājums vai kanāls, elektriskais lauks sekos zemākās pretestības ceļam pret zemi ( ti, šādas padziļinājuma malas). Tāpēc, ja lielākā daļa elektriskā lauka (gan no pistoles, gan no kosmosa lādiņa) koncentrējas uz kanāla malām, pulvera nogulsnēšanās šajās vietās tiks ievērojami uzlabota, un pulvera pārklājuma slānis veidosies ļoti ātri.

Diemžēl šo procesu pavadīs divas negatīvas sekas. Pirmkārt, mazākām daļiņām ir iespēja iekļūt padziļinājumā, jo pulvera daļiņas tiek spēcīgi “stumtas” ar elektrisko lauku Faradeja būra malu virzienā. Otrkārt, koronaizlādes radītie brīvie joni sekos lauka līnijām virzienā uz malām, ātri piesātinās esošo pārklājumu ar papildu lādiņu un novedīs pie ļoti straujas pretjonizācijas attīstības. Iepriekš tika konstatēts, ka pulvera daļiņām ir jāpārvar aerodinamiku un gravitācijas spēku. spēkus un nogulsnēties uz pamatnes, ir jābūt pietiekami spēcīgam elektriskajam laukam, lai palīdzētu procesā. 2. attēlā ir skaidrs, ka ne pistoles elektroda radītais lauks, ne telpas lādiņa lauks starp pistoli un daļu neiekļūst Faradeja būrī. Tāpēc vienīgais palīdzības avots padziļinājuma zonu iekšpuses pārklāšanā ir lauks, ko rada pulvera daļiņu kosmosa lādiņš, ko gaisa straume piegādā padziļinājumā (sk. 3. attēlu). Ja kanāls vai padziļinājums ir šaurs, tad ātri notiek atpakaļjonizācija. Attīstoties uz tā malām, tiks ģenerēti pozitīvi joni, kas samazinās pulvera daļiņu lādiņu, kas mēģina izkļūt starp Faradeja būra malām, lai nogulsnētu sevi kanālā. Kad tas notiek, pat ja mēs turpināsim izsmidzināt pulveri kanālā, kumulatīvais telpas lādiņš pulvera daļiņas, ko gaisa straume nogādā kanālā, nebūs pietiekamas, lai radītu pietiekami spēcīgu elektrisko spēku, lai pārvarētu gaisa turbulenci un nogulsnētu pulveri.

Tāpēc elektriskā lauka konfigurācija un tā koncentrācija Faradeja būru apgabalu malās nav vienīgā problēma, pārklājot padziļinātās vietas. Ja tā būtu, būtu nepieciešams tikai izsmidzināt padziļinājumu pietiekami ilgu laiku. Mēs sagaidām, ka tad, kad malas ir pārklātas ar biezu pulvera kārtu, citas daļiņas nespēs tur nogulsnēties, jo vienīgā loģiskā vieta, kur pulveris nonākt, ir padziļinājuma iekšpuse. Diemžēl tas nenotiek daļēji muguras jonizācijas dēļ. Ir daudz piemēru Faradeja būru zonām, kuras nevar pārklāt neatkarīgi no tā, cik ilgi pulveris tiek izsmidzināts. Dažos gadījumos tas notiek padziļinājuma ģeometrijas un gaisa turbulences problēmu dēļ, bet bieži vien tas ir saistīts ar muguras jonizāciju.