DE3733492A1 - Device for treating surfaces by means of an ionised gas stream - Google Patents
Device for treating surfaces by means of an ionised gas streamInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Be handlung von Oberflächen mittels eines aus einem Strö mungskanal austretenden, ionisierten Gasstromes, welche einen Strömungskanal mit zwei Elektroden aufweist, die einen vom Gasstrom durchströmten Luftspalt bilden, in dem durch Anlegen von Hochspannung Koronaentladungen er zeugbar sind.The invention relates to a device for loading treatment of surfaces by means of a flow escaping ionized gas stream, which has a flow channel with two electrodes form an air gap through which the gas stream flows, in by applying high voltage corona discharges are witnessable.
Eine solche Vorrichtung ist in der GB-PS 10 39 701 beschrieben.Such a device is in GB-PS 10 39 701.
Bei der bekannten Vorrichtung ist eine nadelförmige Elek trode koaxial in einer als Gegenelektrode ausgebildeten Austrittsdüse angeordnet. Die Koronaentladungen finden zwischen der Spitze der nadelförmigen Elektrode und der Austrittsdüse statt. Dadurch wird der Gasstrom in einem solchen Maße ionisiert, daß sich elektrostatische Aufla dungen einer von ihm angeblasenen Oberfläche neutralisie ren und dadurch auf der Oberfläche haftende Verunreini gungen wegblasen lassen.In the known device is a needle-shaped elec trode coaxially in a counter electrode Outlet nozzle arranged. Find the corona discharges between the tip of the needle-shaped electrode and the Outlet nozzle instead. This turns the gas flow into one ionized to such an extent that electrostatic charging neutralize any surface blown by him contaminants that stick to the surface blow away.
Um die Oberflächen von insbesondere Kunststoffteilen chemisch und/oder physikalisch zu verändern, damit sie beispielsweise bedruckt werden können oder damit auf ihnen eine Klebstoffschicht besser haftet, genügt es nicht, nur elektrostatische Aufladungen aufzuheben und Verunreinigungen zu beseitigen, vielmehr muß intensiver auf die Oberflächen eingewirkt werden. Zu diesem Zweck verwendet man Koronaentladungsmaschinen, bei denen im Vergleich zu den vorgenannten Vorrichtungen mit weit höherer elektrischer Leistung gearbeitet und die zu be handelnde Oberfläche intensiv den Funkenentladungen aus gesetzt wird. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der DE-OS 24 61 865 beschrieben. Bei ihr finden die Koronaentladungen zwischen einer parallel zum Werkstück ausgerichteten, stabförmigen Elektrode und zwei beidsei tig dieser stabförmigen Elektrode angeordneten Messerel ektroden statt. Zwei Luftströme werden zwischen diesen Messerelektroden und der stabförmigen Elektrode derart geführt, daß sie unmittelbar anschließend gegen die Ober fläche des Werkstückes gelangen und dadurch die Korona entladungen zu dem Werkstück hin ablenken.To the surfaces of plastic parts in particular chemically and / or physically to change them for example, can be printed on or with an adhesive layer sticks better to them, it’s enough not just pick up electrostatic charges and To remove impurities, rather must be more intensive be acted on the surfaces. To this end one uses corona discharge machines, in which Compared to the above devices with far higher electrical power worked and the be acting surface intensely from the spark discharges is set. Such a device is for example described in DE-OS 24 61 865. With her you will find Corona discharges between one parallel to the workpiece aligned, rod-shaped electrode and two both This rod-shaped electrode arranged Messerel electrodes instead. Two air flows are between these Knife electrodes and the rod-shaped electrode in such a way led that immediately afterwards against the waiter surface of the workpiece and thereby the corona Deflect discharges towards the workpiece.
Mit der Vorrichtung nach der DE-OS 24 61 865 läßt sich eine intensive Oberflächenbehandlung erreichen. Voraus setzung hierfür ist es allerdings, daß sich die zu behan delnde Oberfläche in unmittelbarer Nähe der Elektroden befindet, was bei unregelmäßigen und dadurch für solche Vorrichtungen nicht erreichbaren Oberflächen nicht zu verwirklichen ist.With the device according to DE-OS 24 61 865 can achieve an intensive surface treatment. Advance However, it is a prerequisite for this to deal with it surface in the immediate vicinity of the electrodes is what is irregular and therefore for such Surfaces not accessible to devices is realized.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß mit ihr Oberflächen nicht nur elektrisch neutralisiert und Verunreinigungen von ihr weggeblasen werden können, sondern intensiv chemisch und/oder physikalisch verän derbar sind.The invention has for its object a Vorrich device of the type mentioned in such a way that with it surfaces are not only electrically neutralized and contaminants can be blown away from it, but chemically and / or physically change intensively are changeable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektroden zur Erzeugung einer in Strömungsrichtung des Gasstromes verlaufenden Koronaentladungsstrecke einer solchen Länge ausgebildet sind, daß ein durch sie hindurchgeführter Gasstrom infolge hoher Energieaufnahme aggressive Eigenschaften erhält und dadurch die Ober fläche von mit ihm angeblasenen Gegenständen zu verän dern vermag. This object is achieved in that the electrodes for generating a flow direction of the gas flow corona discharge path are of such a length that a through them passed gas flow due to high energy consumption maintains aggressive properties and thereby the upper to change the surface of objects blown with it who can
Durch diese Gestaltung wird mit der Vorrichtung infolge höherer Energieübertragung auf den Luftstrom dieser Luft strom nicht nur ionisiert, sondern in einen Plasmastrom umgewandelt. Dieser Plasmastrom ist aufgrund der hohen Geschwindigkeiten seiner Elektronen in der Lage, auch bei bereits größerem Abstand von der Vorrichtung Ober flächen intensiv zu verändern, so daß sie sich zum Bekle ben oder Bedrucken eignen. Dadurch können auch mit her kömmlichen Vorrichtungen nicht erreichbare Oberflächen bereiche behandelt werden. Hiervon abgesehen wird mit der Vorrichtung zusätzlich zur Oberflächenbehandlung auf ihr haftender Staub entfernt. Weiterhin ist die Ober fläche nach der Behandlung weniger elektrisch aufgeladen als bei einer üblichen Koronabehandlung.This design results in the device higher energy transfer to the air flow of this air electricity not only ionized, but into a plasma stream converted. This plasma flow is due to the high Speeds of its electrons able, too at a greater distance from the device upper to change surfaces intensively so that they become clad suitable or printing. This can also be used conventional devices unreachable surfaces areas are treated. Apart from that, with the device in addition to the surface treatment their sticking dust removed. Furthermore, the waiter surface less electrically charged after treatment than with a normal corona treatment.
Eine konstruktiv vorteilhafte Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Strö mungskanal durch eine rohrförmige Elektrode gebildet ist, in der sich koaxial ein gegenüber dieser Elektrode elektrisch isolierter Leiter als zweite Elektrode be findet.A constructively advantageous embodiment of the inventions Invention device is that the Strö tion channel formed by a tubular electrode is in the coaxially opposite this electrode electrically insulated conductor as a second electrode finds.
Besonders hohe Leistungsdichten lassen sich erreichen, wenn die rohrförmige Elektrode durch ein von einem elek trischen Leiter umgebenes Keramikrohr gebildet ist.Particularly high power densities can be achieved if the tubular electrode is replaced by one of an elec tric conductor surrounded ceramic tube is formed.
Zur weiteren Erhöhung der Leistungsdichte trägt es bei, wenn das Keramikrohr in einem zylindrischen Gehäuse ange ordnet und von einem verdichteten Metallpulver umgeben ist.To further increase the power density, if the ceramic tube is in a cylindrical housing arranges and surrounded by a compacted metal powder is.
Für die Behandlung größerer, ebener Flächen, beispiels weise von Folien, ist es vorteilhaft, wenn der Strömungs kanal flach nach Art einer Flachstrahldüse ausgebildet ist. For the treatment of larger, flat surfaces, for example wise of foils, it is advantageous if the flow channel formed flat in the manner of a flat jet nozzle is.
Praktische Versuche haben gezeigt, daß die erfindungs gemäße Vorrichtung optimal arbeitet, wenn sie für eine elektrische Leistung von 1-2,5 kW bei etwa 15/kV Span nung und einem Gasdurchsatz von 5000 bis 10 000 l/h aus gelegt ist. Eine solche Vorrichtung hat in etwa die glei chen Abmessungen wie die nach der eingangs genannten GB-PS 10 39 701.Practical tests have shown that the Invention appropriate device works optimally if it for a electrical power of 1-2.5 kW at about 15 / kV span and a gas throughput of 5000 to 10,000 l / h is laid. Such a device has approximately the same Chen dimensions like those mentioned at the beginning GB-PS 10 39 701.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundgedankens ist in der Zeichnung ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt und wird nachfolgend beschrie ben.The invention allows numerous embodiments. To further clarification of their basic idea is in the Drawing a longitudinal section through an inventive Device shown and will be described below ben.
Die dargestellte Vorrichtung hat ein zylindrisches Ge häuse 1 aus Isoliermaterial, welches von einem Keramik rohr 2 durchdrungen ist. Zwischen diesem Keramikrohr 2 und dem Gehäuse 1 befindet sich ein verdichtetes Metall pulver, welches eine äußere Elektrode 3 bildet. Inner halb des Keramikrohres 2 ist koaxial zu ihm eine stab förmige Elektrode 4 aus einem elektrisch gut leitenden Material angeordnet und in dieser Position einerseits durch eine Kappe 5 auf der oberen Stirnseite des Gehäu ses 1, andererseits durch einen Abstandshalter 6 im Keramikrohr 2 fixiert. Die Kappe 5 weist einen Gaseinlaß 7 auf, über den ein ionisierbares Gas dem Ringraum zwi schen der stabförmigen Elektrode 4 und dem Keramikrohr 2 zugeführt werden kann, welches die Vorrichtung an der unteren Stirnseite des Gehäuses 1 an einem Auslaß 8 ver läßt.The device shown has a cylindrical Ge housing 1 made of insulating material, which is penetrated by a ceramic tube 2 . Between this ceramic tube 2 and the housing 1 there is a compressed metal powder, which forms an outer electrode 3 . Inside half of the ceramic tube 2 , a rod-shaped electrode 4 made of an electrically highly conductive material is arranged coaxially with it and in this position fixed on the one hand by a cap 5 on the upper end face of the housing 1 , and on the other hand by a spacer 6 in the ceramic tube 2 . The cap 5 has a gas inlet 7 through which an ionizable gas can be fed to the annular space between the rod-shaped electrode 4 and the ceramic tube 2 , which allows the device on the lower end face of the housing 1 at an outlet 8 .
Bei Benutzung der Vorrichtung wird eine Wechselspannung von etwa 15 kV und 15 kHz zwischen der stabförmigen Elektrode 4 und dem Metallpulver 3 angelegt. Weiterhin schließt man den Gaseinlaß 7 an eine Druckgasquelle, beispielsweise eine Luftpumpe, an. Infolge der hohen Spannung kommt es im Keramikrohr über den gesamten, vom Metallpulver umgebenen Bereich zu Koronaentladungen. Die durchströmende Luft, bzw. das Gas, vermag deshalb eine große Energiemenge aufzunehmen und wandelt sich in ein Plasma um, welches beim Auftreffen auf eine Oberfläche in der Lage ist, diese chemisch und/oder physikalisch zu verändern.When using the device, an alternating voltage of approximately 15 kV and 15 kHz is applied between the rod-shaped electrode 4 and the metal powder 3 . Furthermore, the gas inlet 7 is connected to a compressed gas source, for example an air pump. As a result of the high voltage, corona discharges occur in the ceramic tube over the entire area surrounded by the metal powder. The air flowing through, or the gas, is therefore able to absorb a large amount of energy and is converted into a plasma which, when striking a surface, is able to change it chemically and / or physically.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung braucht nicht notwen digerweise im Querschnitt zylindrisch zu sein. Möglich ist es auch, sie nach Art einer Flachstrahldüse auszu bilden. Die innere Elektrode 4 wäre dann nicht stabför mig, sondern als flaches Blech ausgebildet. Wichtig für die Erfindung ist es nur, daß es in Strömungsrichtung des Gases hintereinander über eine größere Strecke zu Koronaentladungen kommt, so daß das Gas eine große Ener giedichte erreicht. The device according to the invention need not necessarily be cylindrical in cross section. It is also possible to form them in the manner of a flat jet nozzle. The inner electrode 4 would not be stabför shaped, but formed as a flat sheet. It is only important for the invention that there are corona discharges in succession in the direction of flow of the gas over a longer distance, so that the gas reaches a high energy density.
Auflistung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used
1 Gehäuse
2 Keramikrohr
3 äußere Elektrode
4 stabförmige Elektrode
5 Kappe
6 Abstandshalter
7 Gaseinlaß
8 Auslaß 1 housing
2 ceramic tube
3 outer electrode
4 rod-shaped electrode
5 cap
6 spacers
7 gas inlet
8 outlet
Claims (6)
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