CZ2015310A3

CZ2015310A3 - Způsob generování nízkoteplotního plazmatu, způsob plazmové úpravy tekutin, práškových materiálů i pevných látek tímto nízkoteplotním plazmatem a zařízení k provádění těchto způsobů

Info

Publication number: CZ2015310A3
Application number: CZ2015-310A
Authority: CZ
Inventors: Pavel SĹĄahel; Zdeněk Navrátil; Mirko Černák; Miroslav Zemánek
Original assignee: Masarykova Univerzita
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2016-08-10
Also published as: WO2016177353A1; CZ306119B6

Abstract

Plazmové úpravy plynů ve velkých objemech, úpravy práškových materiálů a kapalin za atmosférického tlaku představují značný problém z důvodu specifických vlastností plazmových zdrojů. Pro dekontaminaci plynů se používá klouzavý rotační výboj typu glidingarc, generovaný vysokonapěťovým zdrojem (2) připojeným k vnější elektrodě (3) s rotačně symetrickou výbojovou komorou (4), a k vnitřní kuželové elektrodě (5) uspořádanou izolovaně a otočně uvnitř výbojové komory (4). Výboj se vyfukuje z výbojové komory (4) proudem pracovního transportního plynu (13). Nevýhoda tohoto řešení spočívá ve značných nárocích na objem plynu (13) a na výkon zařízení, a v tlakové diferenci zhoršující proces úpravy a omezující kapacitu a účinnost zařízení. Předložený vynález je založen na generování klouzavého rotačního výboje typu glidingarc bez vyfukování plynem (13), pouze otáčením vnitřní elektrody (5), která má specifický tvar výbojového šneku (16) nebo výbojové vrtule (17), bez jakékoli záporné tlakové diference. Způsob a zařízení podle vynálezu jsou vhodné pro plazmovou úpravu plynů (7), kapalin (8), práškových materiálů (10) i pevných materiálů (12, 15).

Description

Způsob generování nízkoteplotního plazmatu, způsob plazmové úpravy tekutin, práškových materiálů i pevných látek tímto nízkoteplotním plazmatem a zařízení k provádění těchto způsobů

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu generování nízkoteplotního plazmatu na bázi výboje glidingarc, který je vhodný pro plazmovou úpravu plynů, kapalin i pevných látek. Vynález se rovněž týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Je známá celá řada plazmových technologií používaných pro plazmovou úpravu tekutin, práškových materiálu i pevných látek resp. jejich povrchů, např. výboje pracující za atmosférického tlaku, jako jsou např. tryskové výboje nebo bariérové výboje.

Použití tryskových výbojů buzených v rozsahu od mikrovln až po nízkofrekvenční napájení je do značné míry omezeno na malé plochy a objemy plazmatu. Kromě toho, většina tryskových výbojů potřebuje ke svému provozu drahé plyny jako např. argon nebo helium, což je v praxi možné jen u technologií s vysokou přidanou hodnotou plazmové úpravy, nikoli pro plošné a levné aplikace.

Použití bariérových výbojů je limitováno přítomností dielektrika v blízkosti plazmatu. Dielektrikum může akumulovat elektrický náboj, a kromě toho vykazuje velkou citlivost na znečištění povrchu. To je nevýhodné jak při úpravách práškových materiálů, kde dochází ke vzniku práškových aglomerátů, tak při úpravách plynů s obsahem uhlovodíků, kde dochází k ukládání vrstev na povrch dielektrika, což zhoršuje parametry výboje. Dielektrum je proto potřeba často čistit.

Dalším typem používaného výboje je klouzavý výboj označovaný jako , ,glidingarc“, užívaný nejčastěji pro úpravu povrchu pevných látek, ale i pro dekompozici těkavých organických látek z plynů. Při generování tohoto výboje se mezi obloukové elektrody, jejichž vzdálenost se postupně zvětšuje, přivádí plyn o tlaku 0,5 až 5 atmosfér.

Pomocí vysokonapěťového generátoru napájejícího elektrody vznikne po proražení vzduchové mezery mezi elektrodami v oblasti, ve které jsou povrchy elektrod nejblíže, výboj. Proud plynu, přiváděný tryskou do prostoru mezi elektrodami, posouvá výboj po povrchu elektrod dále od trysky, kde se plazma po překročení kritické hodnoty rapidně ochlazuje. Elektrická energie je využita pro generování vysoce reaktivního prostředí podporujícího chemické reakce, což se využívá především při dekompozici těkavých organických látek z plynů vznikajících v různých chemických provozovnách. Způsoby a zařízení popisující využití výboje „glidingarc“ pro plazmovou úpravu plynů jsou popsány např. v dokumentech US 8,742,285 (B2) a US 2012/0090985 (A1). Plazma vyfukované proudem plynu, např. vzduchu, vodních par, Ar, H₂, N₂ a dalších, je možné použít též pro úpravu povrchů práškových nebo pevných materiálů.

Výhoda výboje typu ,,glidingarc“ pro plazmovou úpravu materiálů spočívá v jednoduchosti konstrukce zařízení včetně napájení, nevýhoda pak spočívá v nutnosti přivádění velkého objemu pracovního proudícího plynu pro udržení vyfukování výboje. Při využití výboje typu „glidingarc“ pro úpravu plynů se používají víceelektrodové konstrukce nebo rotační elektrodový systém pro výboj nazývaný „rotační glidingarc“, u kterého rotuje vnitřní elektroda zakončená kuželovou hlavicí, která je uložena uvnitř válcové dutiny vnější elektrody. Mezi elektrodami tak vzniká úzká výbojová štěrbina, kterou prochází plyn vyfukující výboj směrem k ústí štěrbiny. Otáčení vnitřní kuželové elektrody uděluje výboji rotační pohyb ve štěrbině, avšak bez působení plynu profukujícího štěrbinu se jedná jen o pásový jiskrový výboj působící v horní části elektrod, který se nerozvíjí dopředným směrem do objemu a intenzity potřebné pro plazmovou úpravu. Ke zlepšení parametrů proudění plynu výbojovou štěrbinou jsou známa zařízení, která využívají rotačního cyklonového proudění plynu, kterého se dosahuje jedním nebo několika tangenciálně uspořádanými přívody plynu. Další zlepšení představují zařízení provozující výše popsaný výboj v magnetickém poli permanentního magnetu, jako např. v dokumentech US 8,568,662 (B2), CN 201154290 (Y) a CN 201686484 (U), které popisují způsoby a zařízení pro úpravu plynů. Dalším zlepšením je konstrukce, kde vnitřní rotující kuželovitá elektroda může být navíc opatřena spirálou navinutou na vnitřní kuželovité elektrodě a rotující společně s ní (AIAA Journal, 2006 Vol. 44, No.

1, Obrello et al.). Použitím spirály je možné rozprostřít výboj v příčné rovině k ose

—. — * ^e « « t » ·· · □ * »9« · ·β * · · · «··· • · · · · · « · C · ···* * otáčení, ale hlavní nevýhodou pak zůstává jen velice krátká zóna, kde se výboj nachází. S tím je spojená velice krátká expoziční doba a tedy i malá plazmochemická účinnost. Navíc při použití spirálové elektrody značná část plynu prochází i středem trubice bez jakékoliv interakce s plazmatem generovaným mezi vnějším povrchem spirály a stěnou trubice, která tvoří druhou elektrodu.

Další známé zařízení popisuje trysku, kterou se přivádí plyn velkou rychlosti do výboje, který vzniká mezi tryskou a rotujícím kroužkem. Rotace kroužku způsobuje rozprostření výboje po celé ploše ohraničené kroužkem. (Chemical Engineerign Journal 234 (2013) 240 - 246).

Společnou nevýhodou známých způsobů generování nízkoteplotního plazmatu ve výboji typu ,,glidingarc se statickými i rotačními elektrodami je nutnost přívodu značného objemu plynu, kterým se vyfukuje výboj do potřebné intenzity objemu a teploty. Stálý přívod velkého množství plynu je nákladný, zejména pokud jde o dražší plyny, ale je také prostorově a energeticky náročný, což je nevýhodné i v těch případech, kdy je jako plyn používán např. levný vzduch. Prostorově náročná zařízení je nutno vždy individuálně projektovat pro různé výkony a aplikace, což také zvyšuje náklady.

Úzká výbojová štěrbina kolem vnitřní rotační elektrody s kuželovou hlavicí je příčinou vzniku tlakové diference uvnitř zařízení. Tlaková diference způsobuje značné problémy jak při plazmové úpravě plynů, tak při plazmové úpravě prášků. Například při dekompozici těkavých organických látek z plynů může dojít již při zpracování relativně malých objemů k potlačení až zastavení chemického procesu dekompozice a k dehtování štěrbiny. Pro průmyslovou úpravu prášků popř. kapalin se zařízení na bázi výboje ,,glidingarc“ z výše uvedených důvodů nepoužívají vůbec.

Patentová přihláška WO 2014/167520 A1 popisuje generátor nízkoteplotního plazmatu a způsob výroby chemických látek, kde plazmová úprava není prováděna výbojem typu „glidingarc“, ale jiskrovým výbojem. Popsané zařízení zahrnuje vnější pevnou elektrodu s válcovou výbojovou komorou, uvnitř které je uložena vnitřní rotační elektroda v podstatě ve tvaru hřídele, uspořádané koaxiálně v ose válcové výbojové komory. Hřídel má mnohem menší průměr než válcová výbojová komora, a

je k ní upevněn spouštěč výboje ve tvaru hřebene, který rotuje společně s hřídelí uvnitř válcové výbojové komory, do které se přivádí plyn pomocí plastové vrtule upevněné na hřídeli na vstupu plynu do válcové výbojové komory. Vrtule slouží pouze jako ventilátor k přepravě plynu, ke vzniku výboje dochází až za vrtulí mezí rotujícím hřebenem a stěnou válcové výbojové komory.

Nevýhoda tohoto uspořádání spočívá v tom, že plyn vháněný vrtulí do výbojové komory prochází laminárně celým průřezem válcové výbojové komory, přičemž ve středové částí je minimálně upravován, výboj hoří pouze mezi špičkami hřebene a stěnou válcové výbojové komory. Efektivita plazmové úpravy plynu je proto nízká.

V jiném provedení je zařízení podle WO 2014/167520 A1 určeno také pro úpravu kapalin, kdy vnější elektroda je kapalná a tvoří ji hladina kapaliny ve vertikálně ustavené válcové výbojové komoře. Vnitřní rotační elektroda je zakončena rotorem s horizontálními lopatkami, na kterých jsou uspořádány výbojové hřebeny, které plošně působí na povrch kapaliny, takže výboj vzniká mezi konci hřebenů a povrchem kapaliny.

Nevýhoda tohoto řešení spočívá v tom, že rotor s výbojovým hřebenem působí na relativně malý povrch kapaliny, je proto nutné prodlužovat expoziční dobu, případně proces úpravy opakovat, takže efektivita plazmové úpravy kapalin je rovněž nízká.

Úkolem vynálezu je odstranit výše popsané nedostatky známých řešení a vytvořit takový způsob a zařízení pro generování nízkoteplotního plazmatu, které by byly univerzálně vhodné pro průmyslovou plazmovou úpravu různých typů materiálů včetně prášků a kapalin, nepotřebovaly by pro správnou funkci velké objemové množství pracovního plynu, byly by energeticky, prostorově a investičně nenáročné a umožňovaly by snadné dimenzování a upscalling pro různé výkony.

- 5 Podstata vynálezu

Vytčený úkol řeší a nedostatky známých řešení odstraňuje způsob generování nízkoteplotního plazmatu, způsob plazmové úpravy tekutin, práškových materiálů a pevných látek tímto nízkoteplotním plazmatem, a zařízení k provádění těchto způsobů, podle předloženého vynálezu.

Nízkoteplotní plazma podle vynálezu je generováno klouzavým výbojem typu glidingarc pomocí vysokonapěťového zdroje připojeného k vnější elektrodě s rotačně symetrickou výbojovou komorou, a k vnitřní elektrodě, uspořádané otočně a izolovaně uvnitř výbojové komory na hřídeli v její ose. Podstata nového způsobu generování nízkoteplotního plazmatu spočívá v tom, že vnitřní elektroda má šnekový nebo vrtulový tvar, a vzdálenost mezi vnitřní elektrodou a vnitřní stěnou výbojové komory se zvětšuje. Jiskrový výboj vznikající po proražení plynové mezery v nejužším místě mezi vnitřní elektrodou a vnější elektrodou se mění na klouzavý výboj typu glidingarc pouze rotací vnitřní elektrody, kterou se uvádí do rotačnětranslačního pohybu plyn nacházející se ve výbojové komoře, a přivádí se ze středové části výbojové komory bez výboje do oblasti kolem jejího vnitřního obvodu, kde postupuje podél vnitřní elektrody a generuje se nízkoteplotní plazma v souvislém rotačně symetrickém pásu podél vnitřního obvodu výbojové komory. Působením vnitřní elektrody se přitom transportuje plyn ze středové části výbojové komory bez výboje do rotačně symetrického pásu, kde je plazma nejintenzivnější.

Podstata vynálezu tedy spočívá v použití vrtulové nebo šnekovité výbojové vnitřní elektrody, rotující uvnitř výbojové komory vnější elektrody. Narozdíl od použití spirálové elektrody nebo hřebínkové elektrody jiskrového výboje, kde značná část plynu prochází i středem trubice bez výboje a tedy bez jakékoliv interakce s plazmatem generovaným mezi vnějším povrchem spirály nebo hřebene a stěnou trubice je při použití vrtulové nebo šnekové elektrody plyn nebo upravovaná látka transportována z vnitřní části, kde výboj nehoří, do vnější rotačně symetrické části elektrodového systému, kde je výboj nejintenzivnější.

Předmětem vynálezu je dále i způsob plazmové úpravy tekutin, nebo práškových materiálů nebo pevných materiálů nízkoteplotním plazmatem generovaným výše

popsaným způsobem, jehož podstata spočívá v tom, že tekutina, práškový materiál nebo pevná látka se přivádí do výbojové komory, prochází mezi vnější elektrodou a vnitřní elektrodou, a upravuje se nízkoteplotním plazmatem v oblasti rotačně symetrického pásu, načež se odvádí z výbojové komory.

V jednom výhodném způsobu úpravy, a sice při plazmové úpravě plynů, se upravený plyn transportuje válcovou výbojovou komorou bez tlakové diference, rotací vnitřní elektrody se přivádí ze středové oblasti do oblasti kolem vnitřního obvodu výbojové komory, prochází souvislým rotačně symetrickým pásem, kde je plazma nej intenzivnější, s možností plynulého nastavení rychlosti proudění upravovaného plynu pro určení doby expozice, načež se upravený plyn odvádí z výbojové komory.

V jiném výhodném provedení způsobu úpravy materiálů, a to při plazmové úpravě kapalin, se kapalina transportuje výbojovou komorou bez tlakové diference, přičemž se rotací vnitřní elektrody a působením odstředivé síly vytváří tenký film kapaliny na vnitřním obvodu výbojové komory, který prochází oblastí nízkoteplotního plazmatu v rotačně symetrickém pásu, načež se odvádí z výbojové komory.

V jiném výhodném provedení způsobu úpravy materiálů, a to při plazmové úpravě práškových materiálu, se práškový materiál transportuje výbojovou komorou, přičemž se rotací vnitřní elektrody a působením odstředivé síly alespoň z části přemisťuje ze středové části na vnitřní obvod výbojové komory, kde prochází oblastí nízkoteplotního plazmatu v rotačně symetrickém pásu, načež se odvádí z výbojové komory.

Při plazmové úpravě plynů, kapalin nebo prášků může být vnější elektroda resp. její výbojová komora ustavena vertikálně, nebo může být ustavena s možností osového náklonu, kterým je možno regulovat rychlost a expozici upravovaného materiálu.

V jiném výhodném provedení vynálezu se transport upravovaného plynu, kapaliny nebo práškového materiálu ve výbojové komoře reguluje pomocným transportním prostředkem vrtulového nebo šnekového tvaru, který je uspořádán otočně ve výbojové komoře před vnitřní elektrodou ve směru transportu, se stejným nebo opačným smyslem otáčení než vnitřní elektroda.

V jiném výhodném provedení způsobu úpravy materiálů, a to při plazmové úpravě vláken, tenkostěnných, foliových a rotačně symetrických pevných materiálů se pevný materiál transportuje výbojovou komorou, přičemž prochází oblastí nízkoteplotního plazmatu v rotačně symetrickém pásu, načež se odvádí z výbojové komory.

Při plazmové úpravě materiálů může být způsob podle vynálezu doplněn o další krok, při kterém se v generovaném plazmatu interakcí s upravovaným materiálem tvoří nanočástice nebo mikročástice o velikosti 1 mm až 3 mm, které se na výstupu z výbojové komory zachytávají nebo transportují k dalšímu zpracování. Částice se mohou dále rozkládat na ještě menší, případně se mohou aktivovat nebo povlakovat depozitem vznikajícím v plazmatu.

V jiném výhodném provedení způsobu úpravy materiálů, a to při úpravě velkoplošných nebo rozměrných pevných materiálů, se do výbojové komory přivádí pracovní transportní plyn, který prochází mezi vnitřní elektrodou a vnější elektrodou a vytlačuje oblast nízkoteplotního plazmatu na předním okraji rotačně symetrického pásu ven z výbojové komory, kde vzniká tryskový výboj, kterým se upravuje velkoplošný nebo rozměrný pevný materiál.

Předmětem předloženého vynálezu je dále i zařízení pro generování nízkoteplotního plazmatu klouzavým výbojem typu glidingarc, zahrnující vysokonapěťový zdroj, vnější elektrodu s rotačně symetrickou výbojovou komorou a vnitřní elektrodu uspořádanou otočně a izolovaně uvnitř výbojové komory na hřídeli v její ose. Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že vnitřní elektroda je tvořena alespoň jedním výbojovým šnekem nebo alespoň jednou výbojovou vrtulí z elektricky vodivého materiálu upraveným pro uvedení plynu nacházejícího se uvnitř výbojové komory do rotačně translačního pohybu rotací vnitřní elektrody a pro jeho přivedení ze středové oblasti výbojové komory (4) do oblasti kolem jejího vnitřního obvodu, přičemž vzdálenost mezi výbojovým šnekem (16) nebo výbojovou vrtulí (17) a stěnou výbojové komory (4) se ve směru tohoto pohybu zvětšuje a tvoří prostor pro vytvoření souvislého rotačně symetrického pásu nízkoteplotního plazmatu.

Rovněž je předmětem předloženého vynálezu zařízení pro plazmovou úpravu tekutin nebo práškových materiálů nebo pevných materiálů, zahrnující vysokonapěťový zdroj, vnější elektrodu s rotačně symetrickou výbojovou komorou a vnitřní elektrodu uspořádanou otočně a izolovaně uvnitř výbojové komory na hřídeli v její ose. Podstata tohoto zařízení spočívá vtom, že vnitřní elektroda je tvořena alespoň jedním výbojovým šnekem nebo alespoň jednou výbojovou vrtulí z elektricky vodivého materiálu, upraveným pro uvedení plynu nacházejícího se uvnitř výbojové komory a materiálu do rotačně translačního pohybu rotací vnitřní elektrody a pro jeho přivedení ze středové oblasti výbojové komory bez výboje do oblasti kolem jejího vnitřního obvodu, vzdálenost mezi výbojovým šnekem (16) nebo výbojovou vrtulí (17) a stěnou výbojové komory (4) se ve směru tohoto pohybu zvětšuje a tvoří prostor pro vytvoření souvislého rotačně symetrického pásu nízkoteplotního plazmatu a pro plazmovou úpravu materiálu procházejícího mezi vnitřní elektrodou a vnější elektrodou oblastí souvislého rotačně symetrického pásu.

Prostor pro vytvoření souvislého rotačně symetrického pásu může být v jednom výhodném provedení zařízení podle vynálezu vytvořen tak, že výbojová komora může mít tvar válce nebo zužujícího se kužele nebo jiného rotačně symetrického tělesa, a poloměr výbojového šneku nebo výbojové vrtule se ve směru pohybu materiálu zužuje.

V jiném výhodném provedení může mít výbojová komora tvar rozšiřujícího se kužele nebo jiného rotačně symetrického tělesa, a poloměr výbojového šneku nebo výbojové vrtule je ve směru pohybu materiálu konstantní popřípadě se zvětšuje.

Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu má výbojový šnek nebo výbojová vrtule alespoň dvě lopatky rozprostírající se od hřídele k vnitřnímu obvodu výbojové komory, přičemž okraje lopatek svírají s hřídelí úhel (a) ležící v rozmezí od 0,5 do 89 . Lopatky mohou být s výhodou vytvořeny s možností vzájemného úhlového nastavení, což umožňuje přizpůsobit transportní výkon, rychlost upravovaného materiálu a dobu expozice konkrétním technologickým požadavkům.

- 9 Rotovat nemusí pouze vnitřní elektroda. Ve výhodném provedení je i vnější elektroda uložena otočně se stejným nebo opačným smyslem otočení než vnitřní elektroda, což také umožňuje ovlivňovat parametry průchodu a expozice materiálu.

V jiném výhodném provedení vynálezu zařízení zahrnuje alespoň jeden pomocný transportní prostředek vrtulového nebo šnekového tvaru, který je uspořádán otočně ve výbojové komoře před výbojovým šnekem nebo výbojovou vrtulí ve směru rotačně translačního pohybu, se stejným a/nebo opačným smyslem otáčení než výbojový šnek nebo výbojová vrtule.

V dalších výhodných provedeních vynálezu zařízení zahrnuje alespoň dva za sebou uspořádané výbojové šneky nebo alespoň dvě za sebou uspořádané výbojové vrtule na společné hřídeli uvnitř výbojové komory, případě alespoň dva pomocné transportní prostředky, což lze využít při několikanásobné úpravě materiálu sériově za sebou.

Zařízení podle vynálezu umožňuje nejen plynulé nastavení rychlosti proudění upravovaného plynu případně jiného materiálu oblastí nízkoteplotního plazmatu, a s tím související nastavení doby expozice. Zařízení rovněž umožňuje udělit dopřednou či dozadnou pohybovou energii upravovanému materiálu a to bez nutnosti použití dopravního doplňkového čerpadla nebo případného ředícího plynu.

Pro některé aplikace je výhodné, že vnější elektroda je opatřena chladícím nebo vyhřívacím prostředkem, aby bylo dosaženo optimálních energetických a tepelných podmínek reakce.

Ve výhodném provedení pro úpravu práškových materiálů je výbojová komora ustavena vertikálně nebo s možností osového náklonu, a zařízení dále zahrnuje násypku práškového materiálu, dávkovači zařízení pro dávkování práškového materiálu z násypky do výbojové komory nad výbojový šnek nebo výbojovou vrtuli a zásobník pro záchyt upraveného práškového materiálu.

V jiném výhodném provedení zařízení pro úpravu kapaliny je výbojová komora ustavena vertikálně a zařízení dále zahrnuje alespoň jeden přívod kapaliny do horní části výbojové komory nad výbojový šnek nebo výbojovou vrtuli a odvod upravené kapaliny pod spodní částí výbojové komory.

Pro vytvoření většího vnějšího povrchu upravované kapaliny je výhodné, že na vnitřním obvodu výbojové komory je vytvořena drážka ve tvaru šroubovice pro vedení tenkého filmu kapaliny při pohybu po vnitřním obvodu výbojové komory.

V jiném výhodném provedení vynálezu pro úpravu plynů zařízení dále zahrnuje přívod plynu do výbojové komory a obvodu plynu z výbojové komory, přičemž mezi přívodem a odvodem je nulová nebo kladná tlaková diference nezávislá na průtoku plynu.

Výhody způsobu a zařízení podle vynálezu spočívají v jeho univerzálním využití pro úpravu různých materiálů, bez nutnosti použití dielektrika, na kterém by se mohl akumulovat elektrický náboj, dále v jednoduchosti konstrukce zařízení se snadným dimenzováním a up-scallingem, a na rozdíl od běžné úpravy klouzavým výbojem typu glidingarc není potřeba velkého množství pracovního plynu pro generování výboje.

Objasnění výkresů

Vynález bude objasněn pomocí výkresů, na nichž znázorňují obr. 1: zařízení pro generování nízkoteplotního plazmatu, s pevnou vnější elektroda s válcovou výbojovou komorou, a s rotační vnitřní elektrodou opatřenou výbojovou vrtulí, v řezu, obr. 2: zařízení pro úpravu práškových materiálů, s pevnou vnější elektrodou, a s rotační vnitřní elektrodou opatřenou výbojovou vrtulí a pomocnou vrtulí na společné ose rotace, v řezu, obr. 3: zařízení pro úpravu práškových materiálů, s otočně uloženou vnější elektrodou, s výbojovým šnekem na ose rotace vnitřní elektrody a s pomocným šnekem na nezávislé ose rotace, v řezu, obr. 4: pohled na příkladné provedení výbojové vrtule

obr. 5. zařízení pro úpravu kapalin, s pevnou vnější elektrodou opatřenou zevnitř drážkováním a zvenčí chladícím/ohřívacím pláštěm, s výbojovou vrtulí tvořící rotační vnitřní elektrodu a s pomocnou vrtulí na nezávislé ose rotace, v řezu, obr. 6: zařízení se sériovým uspořádáním více výbojových a pomocných vrtulí za sebou na společné ose rotace vnitřní elektrody a s otočně uloženou vnější elektrodou, pro vícestupňovou úpravu plynů nebo prášků, v řezu, obr. 7: zařízení pro úpravu práškových materiálů s pevnou vnější elektrodou a s výbojovou vrtulí dle obr. 4 tvořící rotační vnitřní elektrodu, v řezu, obr. 8. zařízení pro úpravu tenkostěnných pevných materiálů rotačně symetrických tvarů, s pevnou vnější elektrodou a s výbojovou vrtulí dle obr. 4 tvořící rotační vnitřní elektrodu, v řezu, obr. 9 zařízení pro úpravu povrchu velkoplošného nebo rozměrného pevného materiálu tryskovým výbojem vyfukovaným z válcové výbojové komory pomocí pracovního transportního plynu.

obr. 10 rozšiřující se kuželovitou výbojovou komoru s výbojovou vrtulí s konstantním poloměrem obr. 11 zužující se kuželovitou výbojovou komoru s výbojovou vrtulí se zmenšujícím se poloměrem obr. 12 výbojovou komoru se zakřivenou stěnou a s výbojovou komorou s konstantním poloměrem

Příklady uskutečnění vynálezu

Rozumí se, že dále popsané konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána.

Příklad způsobu a zařízení pro generování nízkoteplotního plazmatu 1 klouzavým

výbojem typu glidingarc je znázorněn na obr. 1. Vysokonapěťový zdroj 2, jehož frekvence může ležet v rozmezí od nuly do řádově jednotek GHz, napájí kovovou vnější elektrodu 3 a vnitřní elektrodu 5. Vnější elektroda 3 je uložena v daném příkladu uskutečnění pevně, ale v jiných příkladech může být uložena otočně. Její poloha může být vertikální, horizontální nebo s možností osového náklonu, podle konkrétní aplikace. Vnější elektroda 3 je duté válcové těleso, které tvoří válcovou výbojovou komoru 4. V ní je na společné ose otočně uložena hřídel 18 poháněná pohonem 29. Uložení je elektricky izolované od vnější elektrody 3_pomocí izolačních mezikruží 30. S hřídelí 18 je pevně spojena výbojová vrtule 17 (v jiném příkladu uskutečnění může jít o výbojový šnek 16), její poloměr se směrem od pohonu 29 zmenšuje. Vrtule 1_7 má dvě lopatky 19 ve tvaru křídel, jejichž okraje svírají ve směru od pohonu 29 s hřídelí 18 úhel a v rozmezí od 0,5 do 89°.

Vrtule 17 může mít i více lopatek 19, které mohou být pevné nebo vůči sobě navzájem úhlově nastavitelné, pro regulaci výkonu. Výbojová vrtule 17 na hřídeli 18 tvoří vnitřní elektrodu 5. Nízkoteplotní plazma 1 se generuje tak, že po přivedení napětí z vysokonapěťového zdroje 2 na vnější elektrodu 3_a vnitřní elektrodu 5 dojde po proražení vzduchu nebo plynu v nejužší mezeře mezi elektrodami 3, 5 ke vzniku jiskrového výboje. K přeměně tohoto výboje na klouzavý výboj typu glidingarc dochází u předloženého vynálezu pouze rotací vnitřní elektrody 5 a/nebo vnější elektrody 3, nikoli profukováním válcové výbojové komory 4Íproudem externího plynu. Ten není potřeba přivádět. Šnekový nebo vrtulový tvar vnitrní elektrody 5 způsobuje, že při rotaci se uvede do rotačně translačního pohybu plyn, nejčastěji vzduch, nacházející se uvnitř válcové výbojové komory 4, a proud tohoto plynu společně s tvarem okrajů lopatek 19 výbojové vrtule 17 způsobí vznik klouzavého rotačního výboje typu glidingarc, který se posouvá směrem k ústí válcové výbojové komory 4, přičemž se generuje nízkoteplotní plazma 1 v souvislém rotačně symetrickém pásu 6 podél vnitřního obvodu válcové výbojové komory 4. V případě, že do válcové výbojové komory 4 není přiváděný externí plyn, může pracovní tlak během výboje uvnitř komory 4 poklesnout oproti atmosférickému tlaku i o několik řádů, výboj potom v určitých částech komory 4 hoří jako výboj za sníženého tlaku. Naopak v případě, že do válcové výbojové komory 4 se přivádí externí plyn, může se tlak v komoře 4 oproti atmosférickému tlaku úměrně zvýšit, a výboj pak hoří jako vysokotlaký výboj s přetlakem i několik barů. Tlakovým poměrům uvnitř komory 4 odpovídá napětí

vysokonapěťového zdroje 2, které je při podtlaku nižší a při přetlaku naopak vyšší než napětí potřebné při atmosférickém tlaku. Varianty uskutečnění způsobu a zařízení pro generování nízkoteplotního plazmatu 1 lze aplikovat na všechny dále popsané způsoby a zařízení pro plazmovou úpravu materiálů.

Příklad způsobu a zařízení pro plazmovou úpravu práškových materiálů 10 nízkoteplotním plazmatem 1 je znázorněn na obr. 2. Vnější elektroda 3 je opět uložena pevně (v jiném příkladu provedení opět může být uložena otočně) a válcová výbojová komora 4 je ustavena s výhodou vertikálně (v jiném příkladu provedení může být ustavena šikmo, horizontálně nebo s možnosti osového náklonu). Práškový materiál 10 se do válcové výbojové komory 10 dávkuje z násypky 21 dvěma vstupy, které jsou osazeny dávkovacím zařízením 22, např. šnekovým dávkovačem. Vnitřní elektroda 5 je rotační, a tvoří ji hřídel 18 s výbojovou vrtulí 17, jako v předchozím příkladu provedení. Nad výbojovou vrtulí 17 je na hřídeli 18 upevněn také pomocný transportní prostředek 11^ tvořený další pomocnou vrtulí, která rozptyluje a homogenizuje práškový materiál 10 a působením odstředivé síly jej přemisťuje na vnitřní obvod válcové výbojové komory 4 ještě před výbojovou vrtulí 17. Rotací výbojové vrtule 17 a působením gravitačních a odstředivých sil se práškový materiál 10 dále transportuje válcovou výbojovou komorou 4, přičemž se plazmové upravuje nízkoteplotním plazmatem 1^ v rotačně symetrickém pásu 6, a následně se zachytává v zásobníku 23. Rychlost a objem průchodu práškového materiálu 10 válcovou výbojovou komorou 4 je možné regulovat synchronizací otáček dávkovačích zařízení 22 a výbojové vrtule 17, samozřejmě v závislosti na dimenzování vnitřní elektrody 5 a vnější elektrody 3. K regulaci výkonu může sloužit i pomocný transportní prostředekll, který v jiném příkladu provedení nemusí být na společné hřídeli 18 s výbojovou vrtulí 17, může být uspořádán v komoře 4 samostatně, a může mít stejný nebo opačný smysl otáčení než hřídel 18· Pomocných transportních prostředků 11 a jejich nastavení se může kombinovat pro dosažení optimálních transportních parametrů pro úpravu práškového materiálu 10. Zařízení podle obr. 2 může pracovat i v obrácené poloze, kde násypka 21 je dole a práškový materiál 10 se z ní nasává do válcové výbojové komory 4 směrem vzhůru. Obdobně jako práškové materiály 10 se mohou upravovat i krátká vlákna, jako např. zvířecí srst nebo její části, krátká polypropylenová a jiná vlákna apod.

Jiný příklad uskutečnění zařízení pro úpravu práškových materiálů 10 je znázorněn na obr. 3. V tomto příkladu uskutečnění je vnější elektroda 3 uložena nikoli pevně, ale otočně v ložiskách 32 s možností otáčení v pravém i levém smyslu otáčení. Vnější elektroda 3 je připojena k nezobrazenému pohonu otáčení. Vnitřní elektroda 5 je rovněž otočná v pravém i levém smyslu otáčení, na hřídeli 18 spojené s pohonem 29 má místo výbojové vrtule 17 upevněn výbojový šnek 16 se dvěma lopatkami 19 tvořenými částmi závitové plochy výbojového šneku 16. Výbojový šnek 16 působí obdobně jako výbojová vrtule 17, uvádí plyn v komoře 4 i práškový materiál 10 do rotačně translačního pohybu a umožňuje vznik klouzavého rotačního výboje typu glidingarc, kterým prochází upravovaný práškový materiál 10. Pomocný transportní prostředek H má v daném příkladu provedení také šnekový tvar, a je upevněn na trubce 33 uložené koaxiálně a otočně na hřídeli 18 a spojené s pohonem 31, umožňujícím nezávislé otáčení pomocného transportního prostředku 11v pravém i levém smyslu otáčení. Zařízení v popsaném příkladu uskutečnění reguluje průchod práškového materiálu 10, dobu jeho expozice a další parametry procesu plazmové úpravy pomocí různých kombinací otáček a směrů otáčení vnitřní elektrody 5, vnější elektrody 3 a pomocného transportního prostředku 11. Kromě práškových materiálů 10 lze zařízení využít také pro plazmovou úpravu plynů, a to v provedení s výbojovým šnekem 16 nebo v nezobrazeném provedení s výbojovou vrtulí 17.

Na obr. 4 je znázorněn příklad uskutečnění vícelopatkové výbojové vrtule 17, která je využitelná zejména pro plazmovou úpravu plynů 7 a práškových materiálů 10. Výbojová vrtule 17 má optimální průtočný profil a je navržena pro plazmovou úpravu velkého objemu materiálů bez záporné tlakové diference ve válcové výbojové komoře 4.

Příklad způsobu a zařízení pro plazmovou úpravu kapalin 8 je znázorněn na obr. 5. Vnější elektroda 3 je pevná, válcová výbojová komora 4 je ustavena vertikálně. Vnitřní elektroda 5 s výbojovou vrtulí 17 a s pohonem 29 hřídele 18 může rotovat v obou směrech. Na hřídeli 18 je otočně uložena trubka 33 s pohonem 31 pomocného vrtulového transportního prostředku 11, který může rovněž rotovat v obou směrech otáčení. Místo výbojové vrtule 17 může být v jiném příkladu provedení použit výbojový šnek 16, také pomocný transportní prostředek 11 může mít jiné uspořádání a může jich být více. Dovnitř válcové výbojové komory 4 jsou radiálně zaústěny dva přívody 24 kapaliny 8, která se působením odstředivé síly tlačí na vnitřní obvod válcové výbojové komory 4 a vytváří zde tenký film 9. Vnitřní stěna válcové výbojové komory 4 je opatřena drážkou 34 ve tvaru šroubovice resp. vnitřního závitu, která zpomaluje průchod tenkého filmu 9 kapaliny 8 válcovou výbojovou komoru 4 a zvětšuje jeho povrch pro zvýšení účinnosti plazmové úpravy kapaliny 8 při průchodu oblastí nízkoteplotního plazmatu £ v rotačně symetrickém pásu 6. Upravená kapalina se odvádí odvodem 25. Výboj hoří mezi tenkým filmem 9 kapaliny 8 a vnitřní elektrodou 5. Rychlostí proudění kapaliny 8 a otáčkami vnitřní elektrody 5 a pomocného transportního prostředkuji je možné regulovat expoziční dobu kapaliny 8. Vnější elektroda 3 je opláštěná chladícím nebo vyhřívacím prostředkem 20, např. tepelným výměníkem nebo elektrickým topným tělesem. Chladící nebo vyhřívací prostředek 20 může být součástí i všech ostatních příkladných provedení předloženého vynálezu.

Příklad způsobu a zařízení pro vícestupňovou plazmovou úpravu plynů 7, který může být využit i pro plazmovou úpravu práškových materiálů, je znázorněn na obr. 6. Vnější elektroda 3 i vnitřní elektroda 5 jsou uloženy otočně. Do válcové výbojové komory 4 je v ose hřídele 18 zaústěn přívod 26. Upravený plyn 7, na konci válcové výbojové komory 4 je uspořádán odvod 27 upraveného plynu 7. Na hřídeli 18 je střídavě za sebou uspořádáno několik pomocných transportních prostředků 11 vrtulového tvaru a několik výbojových vrtulí 17 upravovaný. Plyn 7 se transportuje válcovou výbojovou komorou 4, prochází postupně několika oblastmi nízkoteplotního plazmatu 1 generovaného v rotačně symetrických pásech 6 a následně se odvádí z válcové výbojové komory 4. Vícestupňové zařízení je vhodné zejména při dekompozici organických těkavých látek z plynů 7 ve velkých objemech, při kterém je výhodné, že ve válcové výbojové komoře 4 nevzniká žádná záporná tlaková diference, a nedochází tak ke zhoršení natož k zastavení chemických dekompozičních procesů. Zařízení může být ekvivalentně využito s pevnou vnější elektrodou 3 nebo s jiným uspořádáním vnitřní elektrody 5 a pomocného transportního prostředkuji, popsaným v předchozích příkladech uskutečnění.

Při úpravě vhodného materiálu, např. plynu s obsahem uhlovodíků, se uhlovodíky rozkládají v generovaném plazmatu 1 na nanočástice nebo mikročástice, které se mohou dále rozkládat, aktivovat, povlakovat, zachytávat na výstupu válcové výbojové

-16 - :

**·· ♦·· • · * · · · ·» · · · *« · · komory 4 nebo postoupit k další úpravě.

Na obr. 7 je znázorněn jiný příklad uskutečnění zařízení pro úpravu práškových materiálů 10, který je obdobný příkladu dle obr. 2 stím rozdílem, že zařízení neobsahuje pomocný transportní prostředek 11 a výbojová vrtule 17 na hřídeli 18 je ve speciálním výhodném provedení, které je znázorňováno samostatně na obr. 4.

Na obr. 8 je znázorněn způsob a zařízení pro plazmovou úpravu pevných materiálů l^ve formě textilií, fólií nebo trubek. Zařízení je tvořeno pevnou vnější elektrodou 3_a rotační vnitřní elektrodou 5 s výbojovou vrtulí 17 na hřídeli 18. Pevný materiál 12 upravený do trubkového tvaru je pomocí nezobrazeného podávacího zařízení transportován válcovou výbojovou komorou 4, přičemž prochází mezerou mezi vnitřním obvodem válcové výbojové komory 4 a lopatkami 19 výbojové vrtule 17, a upravuje se nízkoteplotním plazmatem 1 v rotačně symetrickém pásu 6, načež vystupuje z válcové výbojové komory 4.

Na obr. 9 znázorněn způsob a zařízení pro plazmovou úpravu velkoplošných a rozměrných pevných materiálů 15. Zařízení je provedeno obdobně jako v předchozím příkladu provedení s tím rozdílem, že do válcové výbojové komory 4 jsou zaústěny dva přívody 28 pracovního transportního plynu 13, kterým se rotačně symetrický pás 6 výboje s nízkoteplotním plazmatem 1 vyfukuje až přes okraj válcové výbojové komory 4, takže vzniká tryskový výboj 14, kterým lze opracovat povrchy velkoplošných nebo rozměrných pevných materiálů 15 vně válcové výbojové komory 4.

Veškeré výše uvedené příklady uskutečnění vynálezu mohou mít jiné alternativy tvaru výbojové komory 4, a tomu odpovídající tvary výbojového šneku 16 nebo výbojové vrtule 17. Na obr. 10 je znázorněn příklad uskutečnění rozšiřující se kuželovité výbojové komory 4, s výbojovou vrtulí 17 konstantního poloměru. Na obr. 11 je příklad uskutečnění zužující se kuželovité výbojové komory 4, kde výbojová vrtule 17 je upravena tvarově tak, že její poloměr se ve směru výboje zmenšuje a tvoří prostor pro rotačně symetrický pás 6 plazmatu 1. Na obr. 12 je znázorněn příklad výbojové komory 4, jejíž stěna je tvořena libovolnou vhodnou křivkou.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný pro generování nízkoteplotního plazmatu sloužícího pro povrchové úpravy materiálů ve formě plynu, kapaliny nebo v pevné formě a to jak ve formě prášků tak i plošných materiálů a prostorových výrobků, zejména je využitelný pro dekompozici uhlovodíků z odpadních plynů, pro úpravu prášků (krystalických i amorfních) ve stavebnictví, v hygienickém průmyslu, v potravinářském průmyslu apod. V případě kapalin je vynález využitelný k dekontaminaci vod a to jak odpadních vod tak pro sterilizaci pitné a užitkové vody a dále pak pro úpravu kapalin na bázi uhlovodíků jako jsou např. oleje, barvy apod.

Přehled vztahových značek použitých na výkresech nízkoteplotní plazma vysokonapěťový zdroj vnější elektroda válcová výbojová komora vnitřní elektroda rotačně symetrický pás plazmatu plyn kapalina film práškový materiál pomocný transportní prostředek tenkostěnný, foliový nebo rotačně symetrický pevný materiál pracovní transportní plyn tryskový výboj velkoplošný nebo rozměrný pevný materiál vývojový šnek výbojová vrtule hřídel lopatka chladící nebo vyhřívací prostředek násypka dávkovači zařízení zásobník přívod kapaliny odvod kapaliny přívod plynu odvod plynu přívod pracovního transportního plynu pohon hřídele izolační mezikruží pohon pomocného transportního prostředku ložisko trubka drážka a úhel svíraný okrajem lopatky s hřídelí

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob generování nízkoteplotního plazmatu (1) klouzavým výbojem typu glidingarc pomocí vysokonapěťového zdroje (2) připojeného k vnější elektrodě (3) s rotačně symetrickou výbojovou komorou (4), a k vnitřní elektrodě (5), uspořádané otočně a izolovaně uvnitř výbojové komory (4) na hřídeli (18) v její ose, vyznačující se tím, že vnitřní elektroda (5) je tvořena alespoň jedním výbojovým šnekem (16) nebo alespoň jednou výbojovou vrtulí (17) z elektricky vodivého materiálu, vzdálenost mezi výbojovým šnekem (16) nebo výbojovou vrtulí (17) a stěnou výbojové komory (4) se ve směru k výstupu výbojové komory (4) zvětšuje, a jiskrový výboj vznikající po proražení plynové mezery v nejužším místě mezi vnitřní elektrodou (5) a vnější elektrodou (3) se mění na klouzavý výboj typu glidingarc pouze rotací vnitřní elektrody (5), kterou se uvádí do rotačně translačního pohybu plyn nacházející se ve výbojové komoře (4) a generuje se nízkoteplotní plazma (1) v souvislém rotačně symetrickém pásu (6) podél vnitřního obvodu výbojové komory (4), přičemž se působením vnitřní elektrody (5) transportuje plyn ze středové části výbojové komory (4) bez výboje do rotačně symetrického pásu (6).
2. Způsob plazmové úpravy tekutin (7, 8), nebo práškových materiálů (10) nebo pevných materiálů (12) nízkoteplotním plazmatem (1) generovaným způsobem podle nároku 1, vyznačující se tím, že tekutina (7, 8), práškový materiál (10) nebo pevná látka (12) se přivádí do výbojové komory (4), prochází mezi vnější elektrodou (3) a vnitřní elektrodou (5), a upravuje se nízkoteplotním plazmatem (1) v oblasti rotačně symetrického pásu (6), načež se odvádí z výbojové komory (4).
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že při plazmové úpravě plynů (7) se upravovaný plyn (7) transportuje výbojovou komorou (4) bez tlakové diference, rotací vnitřní elektrody (5) se přivádí ze středové oblasti bez výboje do oblasti kolem vnitřního obvodu výbojové komory (4), prochází souvislým rotačně symetrickým pásem (6), kde je plazma (1) nejintenzivnější, s možností plynulého nastavení rychlosti proudění upravovaného plynu (7) rotačně symetrickým pásem (6) pro určení doby expozice upravovaného plynu (7), načež se upravený plyn (7) odvádí z výbojové komory (4)
4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že při plazmové úpravě kapalin (8) se kapalina (8) transportuje výbojovou komorou (4) bez tlakové diference, přičemž se rotací vnitřní elektrody (5) a působením odstředivé síly vytváří tenký film (9) kapaliny (8) na vnitřním obvodu výbojové komory (4), který prochází oblastí nízkoteplotního plazmatu (1) v rotačně symetrickém pásu (6), načež se odvádí z výbojové komory (4).
5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že při plazmové úpravě práškových materiálů (10) se práškový materiál (10) transportuje výbojovou komorou (4), přičemž se rotací vnitřní elektrody (5) a působením odstředivé síly alespoň z části přemisťuje ze středové části na vnitřní obvod výbojové komory (4), kde prochází oblastí nízkoteplotního plazmatu (1) v rotačně symetrickém pásu (6), načež se odvádí z výbojové komory (4).
6. Způsob podle některého z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že výbojová komora (4) je ustavena vertikálně.
7. Způsob podle některého z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že výbojová komora (4) je ustavena s možností osového náklonu.
8. Způsob podle některého z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že transport plynu (7), kapaliny (8) nebo práškového materiálu (10) ve výbojové komoře (4) se reguluje pomocným transportním prostředkem (11) vrtulového nebo šnekového tvaru, který je uspořádán otočně ve výbojové komoře (4) před vnitřní elektrodou (5) ve směru transportu, se stejným nebo opačným smyslem otáčení než vnitřní elektroda (5).
9. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že při plazmové úpravě vláken, tenkostěnných, foliových a rotačně symetrických pevných materiálů (12) se pevný materiál (12) transportuje výbojovou komorou (4), přičemž prochází oblastí nízkoteplotního plazmatu (1) v rotačně symetrickém pásu (6), načež se odvádí z výbojové komory (4).
10. Způsob podle některého z nároků 2 až 9, vyznačující se tím, že v generovaném plazmatu (1) se interakcí s upravovaným materiálem (7, 8, 10, 12) tvoří nanočástice nebo mikročástice o velikosti 1 mm až 3 mm, které se na výstupu z výbojové komory (4) zachytávají nebo se transportují k dalšímu zpracování.
11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že nanočástice nebo mikročástice vznikající se v generovaném nízkoteplotním plazmatu (1) dále rozkládají na menší částice.
12. Způsob podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že nanočástice nebo mikročástice nebo jejich části se v generovaném nízkoteplotním plazmatu (1) aktivují nebo povlakují depozitem vznikajícím v plazmatu (1).
13. Způsob plazmové úpravy pevných látek nízkoteplotním plazmatem (1) generovaným způsobem podle nároku 1, vyznačující se tím, že do výbojové komory (4) se přivádí pracovní transportní plyn (13), který prochází mezi vnitřní elektrodou (5) a vnější elektrodou (3) a vytlačuje oblast nízkoteplotního plazmatu (1) na předním okraji rotačně symetrického pásu (6) ven z výbojové komory (4), kde vzniká tryskový výboj (14), kterým se upravuje velkoplošný nebo rozměrný pevný materiál (15).
14. Zařízení pro generování nízkoteplotního plazmatu (1) klouzavým výbojem typu glidingarc, zahrnující vysokonapěťový zdroj (2), vnější elektrodu (3) s rotačně symetrickou výbojovou komorou (4) a vnitřní elektrodu (5) uspořádanou otočně a izolovaně uvnitř výbojové komory (4) na hřídeli (18) v její ose, vyznačující se tím, že vnitřní elektroda (5) je tvořena alespoň jedním výbojovým šnekem (16) nebo alespoň jednou výbojovou vrtulí (17) z elektricky vodivého materiálu upraveným pro uvedení plynu nacházejícího se uvnitř výbojové komory (4) do rotačně translačního pohybu rotací vnitřní elektrody (5) a pro jeho přivedení ze středové oblasti výbojové komory (4) bez výboje do oblasti kolem jejího vnitřního obvodu, přičemž vzdálenost mezi výbojovým šnekem (16) nebo výbojovou vrtulí (17) a stěnou výbojové komory (4) se ve směru tohoto pohybu zvětšuje a tvoří prostor pro vytvoření souvislého rotačně symetrického pásu (6) nízkoteplotního plazmatu (1).
15. Zařízení pro plazmovou úpravu tekutin (7, 8) nebo práškových materiálů (10) nebo pevných materiálů (12), zahrnující vysokonapěťový zdroj (2), vnější elektrodu (3) s rotačně symetrickou výbojovou komorou (4) a vnitřní elektrodu (5) uspořádanou otočně a izolovaně uvnitř výbojové komory (4) na hřídeli (18) vjejí ose, vyznačující se tím, že vnitřní elektroda (5) je tvořena alespoň jedním výbojovým šnekem (16) nebo alespoň jednou výbojovou vrtulí (17) z elektricky vodivého materiálu, upraveným pro uvedení plynu nacházejícího se uvnitř výbojové komory (4) a materiálu (7, 8, 10) do rotačně translačního pohybu rotací vnitřní elektrody (5) a pro jeho přivedení ze středové oblasti výbojové komory (4) do oblasti kolem jejího vnitřního obvodu, přičemž vzdálenost mezi výbojovým šnekem (16) nebo výbojovou vrtulí (17) a stěnou výbojové komory (4) se ve směru tohoto pohybu zvětšuje a tvoří prostor pro vytvoření souvislého rotačně symetrického pásu (6) nízkoteplotního plazmatu (1) a pro plazmovou úpravu materiálu (7, 8, 10, 12) procházejícího mezi vnitřní elektrodou (5) a vnější elektrodou (3) oblastí souvislého rotačně symetrického pásu (6).
16. Zařízení podle nároku 15, vyznačující se tím, že výbojová komora (4) je válcová a poloměr výbojového šneku (16) nebo výbojové vrtule (17) se ve směru pohybu materiálu (7, 8, 10, 12) zmenšuje.
17. Zařízení podle nároku 15, vyznačující se tím, že výbojová komora (4) je kuželovitá nebo má stěnu ve tvaru křivky.
18. Zařízení podle některého z nároků 15 až 17, vyznačující se tím, že výbojový šnek (16) nebo výbojová vrtule (17) má alespoň dvě lopatky (19) rozprostírající se od hřídele (18) k vnitřnímu obvodu výbojové komory (4), přičemž okraje lopatek (19) svírají s hřídelí (18) úhel (a) ležící v rozmezí od 0,5 do 89°.

·····* ·· ·.
19. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že lopatky (19) jsou vytvořeny s možností vzájemného úhlového nastavení.
20. Zařízení podle některého z nároků 15 až 19, vyznačující se tím, že vnější elektroda (3) je uložena otočně se stejným nebo opačným smyslem otočení než vnitřní elektroda (5).
21. Zařízení podle některého z nároků 15 až 20, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jeden pomocný transportní prostředek (11) vrtulového nebo šnekového tvaru, který je uspořádán otočně ve válcové výbojové komoře (4) před výbojovým šnekem (16) nebo výbojovou vrtulí (17) ve směru rotačně translačního pohybu, se stejným a/nebo opačným smyslem otáčení než výbojový šnek (16) nebo výbojová vrtule (17).
22. Zařízení podle některého z nároků 15 až 21, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň dva za sebou uspořádané výbojové šneky (16) nebo alespoň dvě za sebou uspořádané výbojové vrtule (17) na společné hřídeli (18) uvnitř výbojové komory (4).
23. Zařízení podle nároku 21^22, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň dva pomocné transportní prostředky (11).
24. Zařízení podle některého z nároků 15 až 23, vyznačující se tím, že vnější elektroda (3) je opatřena chladícím nebo vyhřívacím prostředkem (20).
25. Zařízení podle některého z nároků 15 až 24, vyznačující se tím, že výbojová komora (4) je ustavena vertikálně nebo s možností osového náklonu, a zařízení dále zahrnuje násypku (21) práškového materiálu (10), dávkovači zařízení (22) pro dávkování práškového materiálu (10) z násypky (21) do výbojové komory (4) nad výbojový šnek (16) nebo výbojovou vrtuli (17) a zásobník (23) pro záchyt upraveného práškového materiálu (10).
26. Zařízení podle některého z nároků 15 až 25, vyznačující se tím, že výbojová komora (4) je ustavena vertikálně a zařízení dále zahrnuje alespoň jeden přívod (24) kapaliny (8) do horní části výbojové komory (4) nad výbojový šnek (16) nebo výbojovou vrtuli (17) a odvod (25) upravené kapaliny (8) pod spodní částí výbojové komory (4).
27. Zařízení podle nároku 26, vyznačující se tím, že na vnitřním obvodu výbojové komory (4) je vytvořena drážka (34) ve tvaru šroubovice pro vedení tenkého filmu (9) kapaliny (8) při pohybu po vnitřním obvodu výbojové komory (4).
28. Zařízení podle některého z nároků 15 až 24, vyznačující se tím, že dále zahrnuje přívod (26) plynu (7) do výbojové komory (4) a obvodu (27) plynu (7) z válcové výbojové komory (4), přičemž mezi přívodem (26) a odvodem (27) je nulová nebo kladná tlaková diference nezávislá na průtoku Plynu (7).
29. Zařízení podle některého z nároků 26 až 28, vyznačující se tím, že na povrchu výbojového šneku (16) nebo výbojové vrtule (17) a/nebo na vnitřní povrchu výbojové komory (4) vnější elektrody (3) je uspořádána fotokatalytická a nebo jiná funkční vrstva.
30. Zařízení podle některého z nároků 15 až 19, vyznačující se tím, že dále zahrnuje alespoň jeden přívod (28) pracovního transportního plynu (13) pro vytvoření tryskového výboje (14) vystupujícího z výbojové komory (4) pro povrchovou úpravu velkoplošného nebo rozměrného materiálu (15) nízkoteplotním plazmatem (1).