DE19654603C2 - Anlage zur Niederdruck-Plasmabehandlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Niederdruck- Plasmabehandlung von pulver- und/oder granulatförmi­ gem Material, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Anlagen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese wiesen einen Behandlungsreaktor auf, dem Einrichtun­ gen zur Anregung eines Plasmas zugeordnet sind. Eine derartige Anlage ist beispielsweise in der DE 195 02 187 A1 gezeigt. Hierbei ist in einem als Drehtrommel ausgebildeten Behandlungsreaktor eine stabförmige Elektrode zur Anregung eines Plasmas angeordnet. Zu­ sätzlich ist eine Mischeinrichtung vorgesehen, die von an der Trommel befestigten Mitnehmern gebildet wird. Bei dieser Anordnung ist nachteilig, daß neben der aufwendigen Lagerung für einen drehbaren Behand­ lungsreaktor das zu behandelnde Material zwangsläufig in Kontakt mit der Elektrode kommt. Hierdurch ist diese Anlage nicht für die Niederdruck-Plasmabehand­ lung von temperaturempfindlichem Material geeignet, da die Elektrode durch die Generatoreinspeisung erwärmt wird.

Aus der DE 41 41 805 A1 ist eine Anlage zur Niederdruck- Plasmabehandlung bekannt, bei der innerhalb eines feststehenden Behandlungsreaktors eine Drehtrommel angeordnet ist. Die Drehtrommel dient der Aufnahme des zu behandelnden Materials. Bei dieser Anlage be­ steht zwar nicht der Nachteil, daß das zu behandelnde Material mit einer Elektrode in Kontakt kommt, jedoch ist durch die zusätzliche Anordnung der Drehtrommel die Zuführung des Plasmagases zu dem zu behandelnden Material erschwert. Darüber hinaus bedarf es einer aufwendigen Lagerung für eine Drehtrommel, die zudem noch ein geringes Fassungsvermögen aufweist.

Aus der US-PS 4,867,573 ist eine Anlage zur Plasma­ behandlung von pulverförmigem Material bekannt. Diese umfaßt einen Behandlungsreaktor, innerhalb dem eine Mischeinrichtung angeordnet ist. Der Behandlungsreak­ tor ist in eine obere Zone, eine mittlere Zone und eine untere Zone unterteilt, wobei die einzelnen Zo­ nen durch Isolatoren voneinander galvanisch entkop­ pelt sind. Die obere Zone dient als Elektrode zum Einkoppeln einer RF-Spannung, während die untere Zone auf Massepotential liegt. Innerhalb des Behandlungs­ reaktors ist ein Mischwerkzeug vorgesehen, das durch ein in der unteren, mit Masse verbundenen Zone ange­ ordnetes Lager gehalten ist. Über die untere Zone und das Lager liegt die Mischeinrichtung 52 auf Masse­ potential.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die ein­ fach aufgebaut ist und universell für große Behand­ lungsmengen einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anlage zur Niederdruck-Plasmabehandlung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß die Misch­ einrichtung von einem Mischwerk gebildet wird, das innerhalb eines feststehenden Behandlungsreaktors angeordnet, vorzugsweise in Rotation versetzbar ist und das galvanisch entkoppelt gelagert ist, ist es vorteilhaft möglich, Pulver und Schüttgüter aller Art, insbesondere auch wärmeempfindliches pulver- und/oder granulatförmiges Material, mit hoher Effi­ zienz plasmazubehandeln. Durch die galvanisch entkop­ pelte Lagerung des Mischwerks wirkt diese nicht als Gegenelektrode für die Einrichtungen zum Erzeugen/An­ regen des Plasmas, sondern dieses nimmt das Potential des zu behandelnden Materials beziehungsweise des plasmaangeregten Prozeßgases an. Hierdurch kann sehr vorteilhaft das Mischwerk aus einem hochfesten, an sich elektrisch leitenden Material, beispielsweise Edelstahl, gefertigt werden, ohne daß dies einen Ein­ fluß auf die Plasmaanregungsprozesse ausübt.

Insbesondere, wenn bevorzugt die Einrichtungen zum Erzeugen/Anregen des Plasmas außerhalb eines Wirkbe­ reiches der Mischeinrichtung angeordnet werden, das heißt, die Elektroden sind asymmetrisch, im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten zentrosym­ metrischen Anordnung, zu dem Mischwerk und zu dem zu behandelnden Material angeordnet, kann der Behand­ lungsreaktor mit einem hohen Füllgrad betrieben wer­ den, wobei das galvanisch entkoppelte Mischwerk ein Mischen beziehungsweise Umverteilen des zu behandeln­ den Materials gewährleistet und das Material nicht mit in den Behandlungsreaktor hineinragenden Elektro­ den in Kontakt kommen kann.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß das Mischwerk von einer auf einer An­ triebswelle galvanisch entkoppelt gelagerten Hohl­ welle gebildet wird, die vorzugsweise Mischwerkzeuge trägt. Hierdurch kann das Mischwerk der Geometrie des Behandlungsreaktors, dessen Behandlungsbereich vor­ zugsweise von einem Hohlzylinder gebildet wird, ange­ paßt werden, und es ist eine größtmögliche Erfassung des gesamten Innenraums des Behandlungsbereiches des Behandlungsreaktors durch das Mischwerk möglich. Hierdurch kann der Füllgrad des Behandlungsreaktors gegenüber bekannten Behandlungsreaktoren stark erhöht werden, ohne daß eine homogene Plasmabehandlung der Materialien beeinträchtigt wird. Schließlich ist es auch vorteilhaft möglich, hierdurch das Mischwerk selber sehr robust auszuführen, so daß große Kräfte übertragen werden können. Hierdurch wird ebenfalls einerseits das Mischverhalten und andererseits die maximal mögliche Menge von zu behandelndem Material positiv beeinflußt. Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die An­ triebswelle des Mischwerks fliegend gelagert ist. Hierdurch ist in einfacher Weise die Lagerung der Mischeinrichtung möglich, ohne daß deren Mischverhal­ ten beeinträchtigt ist. Ferner ist bevorzugt, wenn die Antriebswelle beidseitig gelagert ist. Hierdurch können sehr robuste Mischwerke eingesetzt werden, bei denen durch die beidseitige Lagerung während des Mischvorgangs auftretende Querkräfte sehr gut abge­ fangen werden können.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Behandlungsreaktor wenigstens eine verschließbare Öffnung aufweist, die Reinigungs- und/oder Inspektions- und/oder Reparaturarbeiten dient. Durch diese verschließbare Öffnung, die vor­ zugsweise von einer Tür oder einem verschraubbaren stirnseitigen Deckel des Behandlungsreaktors gebildet wird, ist der Innenraum des Behandlungsreaktors, bei­ spielsweise zum Einsetzen oder Austauschen des Misch­ werks, leicht zugänglich. Darüber hinaus kann die Tür oder der Deckel gleichzeitig eine Lagerstelle für die Antriebswelle des Mischwerks aufweisen.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Behandlungsreaktor über eine vorzugsweise oben angeordnete Einfülleinrichtung und eine vorzugsweise unten angeordnete Entleerungsein­ richtung befüllbar beziehungsweise entleerbar ist. Hierdurch kann in einfacher Weise ein Befüllen und Entleeren des Behandlungsreaktors erfolgen, ohne daß dieser mittels aufwendiger Kippmechanismen oder ähn­ liches gelagert werden muß. Durch das zentrisch ange­ ordnete Mischwerk und das Fehlen von Elektroden in­ nerhalb des Behandlungsbereiches des Behandlungsreak­ tors wird ein Befüllen und Entleeren nicht behindert. Ferner ist bevorzugt, wenn das Mischwerk so ausgebil­ det ist, daß dieses den Entleerungsvorgang unter­ stützt. Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestal­ tung der Erfindung vorgesehen, daß der Behandlungs­ reaktor und/oder die Einfülleinrichtung und/oder die Entleerungseinrichtung temperierbar sind. Hierdurch kann sehr vorteilhaft auf ein Temperaturregime wäh­ rend der Plasmabehandlung Einfluß genommen werden. So kann über eine temperierbare Einfülleinrichtung das zu behandelnde Material auf eine optimale Temperatur für die Plasmabehandlung gebracht werden, während der temperierbare Behandlungsreaktor diese Temperatur beibehält oder im Verlaufe der Plasmabehandlung opti­ miert. Darüber hinaus kann durch die temperierbare Entleerungseinrichtung eine Temperatur des behandel­ ten Materials bis zu deren Weiterverarbeitung beibe­ halten werden. Insgesamt lassen sich somit sehr vor­ teilhaft optimale Prozeßbedingungen für die Plasmabe­ handlung erzielen. Unter Temperierung wird im Sinne der Erfindung sowohl eine Erwärmung oder eine Abküh­ lung auf eine bestimmte gewünschte Temperatur des Materials verstanden. Die Temperierung kann bevorzugt durch entsprechende Heizmittel, die beispielsweise elektrisch oder über ein Wärmeträgeröl betrieben wer­ den, erfolgen. Insbesondere ist bevorzugt, wenn der Behandlungsreaktor doppelwandig ausgebildet ist, so daß der Zwischenraum mit einem Medium beaufschlagt werden kann, das die Temperierung des Innenraums des Behandlungsreaktors übernimmt.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hohlwelle des Mischwerks mit der Antriebswelle über aus elektrisch isolierenden Material bestehenden Mitteln form- und/oder kraft­ schlüssig verbunden ist. Hierdurch wird einerseits die galvanisch entkoppelte Lagerung des Mischwerks sichergestellt und andererseits eine Übertragung gro­ ßer Kräfte von der Antriebswelle auf das Mischwerk möglich.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Mischeinrichtung insgesamt aus einem elektrischen Isoliermaterial besteht. So kann die galvanische Entkopplung der Mischeinrichtung in einfacher Weise erfolgen. Das Material der Mischein­ richtung ist gegenüber der durchzuführenden Plasmabe­ handlung resistent.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs­ beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Anlage zur Niederdruck-Plasmabehandlung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anlage gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht der Anlage gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Behandlungs­ reaktors.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Anlage zur Niederdruck-Plasmabehandlung, nachfolgend Plasmabehandlungsanlage 10 genannt, ge­ zeigt. Gleiche Teile in den Figuren sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal erläu­ tert. Die Plasmabehandlungsanlage 10 weist einen Be­ handlungsreaktor 12 auf, der einen von einem Hohl­ zylinder gebildeten Behandlungsbereich 13 aufweist. Der Behandlungsreaktor 12 besteht beispielsweise aus Edelstahl. Der Behandlungsreaktor 12 besitzt an sei­ ner Vorderseite eine Tür 14, die ein Öffnen des Be­ handlungsreaktors 12 über dessen gesamten freien Querschnitt des Behandlungsbereiches 13 gestattet. Dem Behandlungsreaktor 12 ist eine Einfülleinrichtung 16 sowie eine Auslaßeinrichtung 18 zugeordnet. Die Einfülleinrichtung 16 ist oberhalb des Behandlungs­ reaktors 12 angeordnet und besitzt wenigstens eine verschließbare Öffnung zu dem Innenraum des Behand­ lungsreaktors 12. Die Auslaßeinrichtung 18 ist unter­ halb des Behandlungsreaktors 12 angeordnet und be­ sitzt ebenfalls wenigstens eine verschließbare Öff­ nung zu dem Behandlungsreaktor 12. Innerhalb des Behandlungsbereiches 13 des Behandlungsreaktors 12 ist eine Mischeinrichtung 20 angeordnet, deren konkreter Aufbau anhand von Fig. 4 noch näher er­ läutert wird. Die Mischeinrichtung 20 ist über einen Antrieb 22, beispielsweise einem Elektromotor, unter Zwischenschaltung eines Getriebes 24 antreibbar.

Die Anlage 10 weist ferner eine Vakuumpumpe 25 auf, mittels der der Behandlungsreaktor 12 evakuiert wer­ den kann. In die Verbindung zwischen der Vakuumpumpe 25 und dem Behandlungsreaktor 12 ist ein Filter 26 angeordnet, der das Ansaugen von Partikeln des zu behandelnden Materials verhindert. Innerhalb des Be­ handlungsreaktors 12 ist eine erste Elektrode 27 und eine zweite Elektrode 28 angeordnet. Die Elektroden 27 und 28 ragen stabförmig in den Behandlungsreaktor 12 hinein. Die Elektroden 27 und 28 sind derart angeordnet, daß sie außerhalb des Behandlungsbe­ reiches 13 des Behandlungsreaktors 12 liegen, so daß ein Berührungskontakt mit dem zu behandelnden Ma­ terial ausgeschlossen werden kann. Die Elektrode 27 ist mit einem HF- und NF-Generator, der im einzelnen nicht dargestellt ist, verbunden. Die Elektrode 28 ist mit einem ebenfalls nicht dargestellten Mikrowel­ lengenerator verbunden. Die Generatoren sind in einem Schaltschrank 29 angeordnet und über entsprechende elektrische Leitungen und Anpassungsnetzwerke mit den Elektroden 27 und 28 verbunden.

Die Elektrode 27 kann als Stab- oder Flächenelektrode ausgebildet sein und ist beispielsweise mit einer Kühlung verbunden. Hierzu ist ein im einzelnen nicht dargestellter Kühlmittelkreislauf vorgesehen, der den Innenraum der Elektrode 27 mit einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, beaufschlägt.

Die Elektrode 28 ist beispielsweise als Stabantenne ausgebildet, die innerhalb eines Schutzrohres, bei­ spielsweise eines Keramikrohres, aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), das gleichzeitig als Fenster für die Einkopplung der Mikrowelle dient, angeordnet ist. Die Stabantenne kann als Rohr ausgebildet sein, so daß in das Innere der Stabantenne ein Kühlmittel, beispielsweise Luft, geblasen werden kann. Dieses Kühlmittel tritt an dem vorderen Ende der Stabantenne aus und wird innerhalb des Schutzrohres außerhalb der Stabantenne vorbeigeführt und tritt am befestigungs­ seitigen Ende der Elektrode 28 aus dieser aus. Die angesprochene Ausbildung der Elektroden 27 und 28 ist lediglich beispielhaft. So kann selbstverständlich jede andere Elektrodenanordnung gewählt sein, über die eine Einkopplung der Mikrowellenfrequenz be­ ziehungsweise der weiteren Frequenzen möglich ist.

In der Draufsicht in Fig. 3 sind Durchführungen 30 der Elektroden 27 und 28 angedeutet, die einerseits einer vakuumdichten Anordnung der Elektroden 27 und 28 in der Rückwand des Behandlungsreaktors 12 dienen und andererseits die elektrische Verbindung mit den Generatoren und die Beaufschlagung mit den Kühlmedien gestattet. In der Draufsicht ist weiterhin ein Druck­ anschluß 31 gezeigt, der mit einer Druckmeßeinrich­ tung zur Überwachung eines Innendrucks des Behand­ lungsreaktors 12 verbunden ist.

Ferner ist eine nicht näher gezeigte Einrichtung vor­ gesehen, die der Zuführung wenigstens eines Prozeß­ gases in den Behandlungsreaktor dient. Als Prozeßgase kommen beispielsweise Inertgase und Reaktionsgase in Betracht. Die Einrichtung ist so ausgelegt, daß eine kontrollierte Zuführung wenigstens eines Inert- und/oder Reaktionsgases oder Kombinationen verschie­ dener Inert- und/oder Reaktionsgase in den Behand­ lungsreaktor 12 möglich ist. Hierzu besitzt die Ein­ richtung nicht näher gezeigte Ventile, Druckein­ stellmittel, Mischstellen, Gasanalysemeßeinrichtungen usw.

Die Plasmaanlage 10 weist den Schaltschrank 29 auf, der die Bauelemente der Energieversorgung, der Steu­ erung und Regelung beziehungsweise Überwachung ent­ hält. Sämtliche Komponenten der Plasmabehandlungs­ anlage 10 sind an beziehungsweise auf einem Gestell 33 angeordnet, so daß sich insgesamt eine kompakte, transportable Anlage ergibt.

Zunächst soll die allgemeine Funktion der Plasmabe­ handlungsanlage 10 erläutert werden, wobei hier nur die Grundfunktion erläutert wird, da Aufbau und Funktionsweise von Plasmabehandlungsanlagen an sich bekannt sind. Über die Einfülleinrichtung 16 wird ein zu behandelndes Material in den Behandlungsreaktor 12 gegeben. Als zu behandelndes Material kommen pulver- und/oder granulatförmige Materialien beziehungsweise Schüttgüter aller Art in Betracht. Die Korngröße des Materials kann hierbei beispielsweise vom µm-Bereich bis in den cm-Bereich variieren. Der Füllgrad des Behandlungsreaktors richtet sich nach dem zu er­ zielenden Behandlungsergebnis, das heißt nach der Intensität der Behandlung des Materials. Bei einem konkreten Beispiel, bei dem beispielsweise Poly­ ethylen- oder Polypropylen-Granulat behandelt wird, beträgt der Füllgrad zirka 20% des Gesamtvolumens des Behandlungsreaktors 12. Damit ist die Behandlung einer Charge von zirka 80 bis 100 kg möglich.

Nachdem der Behandlungsreaktor 12 gefüllt ist, wird die Einfülleinrichtung 16 geschlossen und der Innen­ raum des Behandlungsreaktors 12 über die Vakuumpumpe 25 evakuiert, das heißt, es wird ein Vakuum in dem Behandlungsreaktor 12 erzeugt. Nachfolgend wird die Niederdruck-Plasmabehandlung durchgeführt, wobei die Behandlung mit einem unterschiedlichen Prozeßgas und unterschiedlicher Plasmaanregung erfolgen kann. Hier­ bei können insbesondere Kombinationen verschiedener Frequenzanregungen und Kombinationen verschiedener Prozeßgasatmosphären miteinander kombiniert werden, so daß entsprechend des Ausgangsmaterials eine abge­ stimmte Niederdruck-Plasmabehandlung erfolgen kann.

Während der Plasmabehandlung wird das Material in dem Behandlungsbereich 13 des Behandlungsreaktors 12 mit­ tels der Mischeinrichtung 20 bewegt. Durch die -noch zu erläuternde- Ausbildung der Mischeinrichtung 20 erfolgt eine gleichmäßige Durchmischung des Ma­ terials, so daß eine im wesentlichen homogene Plasma­ behandlung sämtlicher Körner des pulver-und/oder gra­ nulatförmigen Materials erfolgt.

Nachdem die Niederdruck-Plasmabehandlung durchgeführt wurde, wird über die Auslaßeinrichtung 1~8 das behan­ delte Material aus dem Behandlungsreaktor 12 entnom­ men, indem dieses beispielsweise gleich in einem Transportbehälter konfektioniert wird. Dadurch, daß die Auslaßeinrichtung 18 an der unteren Seite des Be­ handlungsreaktors 12 angeordnet ist, fällt das behan­ delte Material aufgrund der Schwerkraft von alleine in die bereitgestellten Behälter beziehungsweise eine Transporteinrichtung. Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß die Entleerung durch das Mischwerk unter­ stützt wird. Hierzu besitzt dieses einen derartigen Aufbau, daß mittels der Drehbewegung des Mischwerks das behandelte Material zu der Auslaßeinrichtung 18 transportiert wird. Dies kann beispielsweise durch eine Veränderung der Drehgeschwindigkeit und/oder Drehrichtung der Mischeinrichtung während des Ent­ leerens des Behälters erfolgen. Somit ist eine im we­ sentlichen vollständige Restentleerung des Behand­ lungsreaktors 12 in kürzester Zeit möglich.

Die Behandlung von pulver-und/oder granulatförmigen Materialien kann chargenweise wiederholt werden, wo­ bei aufgrund des relativ großen Füllgrades des Be­ handlungsreaktors 12 ein großer Materialdurchsatz er­ zielbar ist. Durch das einfache Befüllen über die oben angeordnete Einfülleinrichtung und das einfache Entleeren über die unten angeordnete Auslaßeinrich­ tung 18 sind die Hilfszeiten, die nicht der eigentli­ chen Plasmabehandlung dienen, äußerst gering, so daß die Plasmaanlage 10 insgesamt sehr effektiv arbeiten kann. Bei der beispielhaft gezeigten Anlage sind Durchsätze von bis zu 500 kg pro Stunde möglich. Die Effektivität der Plasmaanlage 10 kann weiter gestei­ gert werden, indem beispielsweise der Einfülleinrich­ tung 16 und der Auslaßeinrichtung 18 eine automatisch arbeitende Befüllung und Entleerung zugeordnet wird, die ein Heranführen des zu behandelnden Materials und ein Wegführen des behandelten Materials zu bzw. von der Plasmaanlage 10 übernimmt. Entsprechend der gewählten Taktzeiten der Plasmabehandlung kann so im schnellen Wechsel ein Befüllen des Behandlungs­ reaktors, ein Evakuieren des Behandlungsreaktors, ein Plasmabehandeln des Materials und ein Entleeren des Behandlungsreaktors erfolgen.

In Fig. 4 wird der Aufbau der Mischeinrichtung 20 detaillierter dargestellt. Die Mischeinrichtung 20 weist eine fliegend gelagerte Antriebswelle 32 auf. Die Antriebswelle 32 ist durch eine Durchführung 34 geführt und über den Antrieb 22 sowie das Getriebe 24 (Fig. 2) in Rotation versetzbar. Die Durchführung 34 ist dicht ausgeführt, das heißt, trotz der in dem In­ nenraum des Behandlungsreaktors 12 geführten An­ triebswelle 32 besteht keine Undichtigkeit. Dies ist wesentlich, da ansonsten eine Evakuierung des Behand­ lungsreaktors 12 nicht möglich wäre. Die Antriebs­ welle 32 kann einstückig ausgebildet sein, sie kann jedoch an ein in den Behandlungsreaktor 12 hinein­ ragendes Antriebswellenende des Antriebes 22 bezie­ hungsweise des Getriebes 24 angeflanscht sein.

Um eine absolut dichte Führung der Antriebswelle 32 durch die Durchführung 34 zu gewährleisten, ist hier­ für eine spezielle Durchführung vorgesehen, die bei­ spielsweise eine Gleitringdichtung beinhaltet. Diese besitzt bekanntermaßen wenigstens zwei Gleitringe, von denen einer drehfest auf der Antriebswelle 32 und ein zweiter - der den ersten Gleitring paßgenau um­ greift - drehfest in der Durchführung 34 angeordnet ist. Zum Aufrechterhalten dieser Abdichtung ist ein Thermosiphonbehälter 35 vorgesehen, der einen Kühl- und Schmiermittelkreislauf für die Gleitflächen der Gleitringdichtung aufrechterhält. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Durchführungen einsetzbar. Durch die Untersetzung des Getriebes 24 dreht die Antriebswelle 32 relativ langsam, beispielsweise mit 20 bis 60 Umdrehungen pro Minute. Die notwendige An­ triebskraft wird über den Elektromotor 22, dessen Leistung beispielsweise 5,5 kW beträgt, aufgebracht. Die Drehzahl der Antriebswelle 32 und damit der Mischeinrichtung 20 ist beispielsweise mittels eines Frequenzumrichters stufenlos in dem genannten Bereich von 20 bis 60 Umdrehungen pro Minute regelbar. Hier­ bei ist gleichzeitig die Antriebsleistung des Elek­ tromotors 22 regelbar, die nicht konstant ist, son­ dern sich drehzahlabhängig bis zu einem maximalen konstanten Wert ändert. In Kombination mit einer ent­ sprechenden Steuerung läßt sich so beispielsweise die Durchmischung während der Plasmabehandlung und/oder die bereits erwähnte Beschleunigung der Entleerung des Behandlungsreaktors beeinflussen und automati­ sieren. Selbstverständlich sind auch hier andere ge­ eignete Antriebe für die Mischeinrichtung 20 ein­ setzbar.

Die Antriebswelle 32 trägt ein Mischwerk 36, das eine Hohlwelle 38 aufweist, an deren Umfang hier lediglich angedeutete Mischwerkzeuge 40 drehfest befestigt sind. Die Mischwerkzeuge 40 können beispielsweise spiralförmig auslaufende Schaufeln sein, die zur bes­ seren Durchmischung konkave und/oder konvexe Ausfor­ mungen aufweisen können. Die Mischwerkzeuge 40 er­ strecken sich radial so weit nach außen, daß diese bei Rotation gerade noch an dem Innenmantel 42 des Behandlungsreaktors 12 in dessen Behandlungsbereich 13 vorbei rotieren, so daß unter Gewährleistung eines möglichst minimalen Spaltes zwischen den Mischwerk­ zeugen 40 und dem Innenmantel 42 eine Berührung aus­ geschlossen ist. Die Antriebswelle 32 besitzt eine derartige Dimensionierung, daß trotz der einseitigen Lagerung eine exakte zentrische Führung gewährleistet ist.

Ein Innendurchmeser d1 der Hohlwelle 38 ist größer als der Außendurchmesser d2 der Antriebswelle 32. Hierdurch kommt es zur Ausbildung eines Ringraumes 44 zwischen der Antriebswelle 32 und der Hohlwelle 38. Zur Lagerung der Hohlwelle 38 auf der Antriebswelle 32 sind Buchsen 46 vorgesehen, die auf der Antriebs­ welle 32 paßgenau angeordnet sind. Die Buchsen 46 besitzen einen Ringabschnitt 48, der in eine kor­ respondierende Ringstufe 50 der Hohlwelle 38 ein­ greift. Die Hohlwelle 38 liegt mit ihren Ringstufen 50 an den Ringabschnitten 48 der Buchsen 46 an, so daß sichergestellt ist, daß der Ringraum 44 erhalten bleibt. Die Buchsen 46 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material, so daß die Hohlwelle 38 ge­ genüber der Antriebswelle 32 galvanisch entkoppelt ist. Diese Entkopplung erfolgt einerseits über die Buchsen 46 und über den Ringraum 44. Als Dielektrikum kann in dem Ringraum 44 beispielsweise die Atmosphäre dienen. Um die galvanische Trennung auch gegenüber hohen Potentialunterschieden sicherzustellen, kann der Ringraum 44 zusätzlich mit einem elektrischen Isoliermaterial ausgefüllt sein.

Um die Hohlwelle 38 auf der Antriebswelle 32 drehfest anzuordnen, ist wenigstens ein Mitnehmer 52 vorge­ sehen, der einerseits in Eingriff mit einer Aus­ nehmung 54 der Antriebswelle 32 und andererseits mit einer Ausnehmung 56 der Hohlwelle 38 steht. Über die Mitnehmer 52, die ebenfalls aus einem elektrisch iso­ lierenden Material bestehen, erfolgt eine kraft­ schlüssige Verbindung der Antriebswelle 32 mit der Hohlwelle 38, so daß diese entsprechend der Drehung der Antriebswelle 32, beispielsweise im Uhrzeiger­ sinn, ebenfalls in Rotation versetzbar ist.

Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann anstelle der Mitnehmer 52 vorgesehen sein, daß die Buchsen 46 an ihrem Ringabschnitt 48 eine Außen- und eine Innenverzahnung aufweisen, die mit einer entsprechenden Innenverzahnung der Hohlwelle 38 im Bereich der Ringstufe 50 und einer entsprechenden Außenverzahnung der Antriebswelle 32 kraft- und form­ schlüssig in Eingriff stehen. Somit wird eine beson­ ders gute Übertragung von auch hohen Kräften auf die Hohlwelle 38 möglich, wobei gleichzeitig deren galva­ nische Entkopplung gegenüber der Antriebswelle 32 gewährleistet ist. Bei der Montage der Hohlwelle 38 wird diese durch die geöffnete Tür 14 des Behand­ lungsreaktors 12 auf die Antriebswelle 32 aufgescho­ ben und in eine definierte Position gebracht, die den Kraftschluß zwischen der Hohlwelle 38 und der An­ triebswelle 32 sicherstellt. Um ein axiales Verschie­ ben der Hohlwelle 38 zur Antriebswelle 32 zu ver­ hindern, ist eine Arretierung mittels einer Befesti­ gungseinrichtung 58 vorgesehen. Die Befestigungsein­ richtung 58 kann beispielsweise eine Gewindeschraube umfassen, die in ein entsprechendes Sackloch 60 ein­ schraubbar ist. Die Befestigungseinrichtung 58 drückt eine Sicherungsscheibe 62 gegen die türseitige Buchse 46, so daß ein Bund 64 der Buchse 46 gegen eine stirnseitige Ringfläche 66 der Hohlwelle 38 gedrückt wird. Die Sicherungsscheibe 62 kann zusätzlich mit einer Verdrehsicherung 68 versehen sein, bei der bei­ spielsweise ein Stift eine mit einer axialen Sack­ öffnung der Antriebswelle 32 fluchtende Durchgangs­ öffnung der Sicherungsscheibe 62 durchgreift. Schließlich ist noch ein Deckel 70 vorgesehen, der die Befestigung 58 abdeckt. Der Deckel 70 kann bei­ spielsweise über ein Gewinde auf einen Fortsatz 72 der Hohlwelle 38 aufgeschraubt sein. Der Deckel 70 gewährleistet einerseits eine galvanische Trennung des Innenraums des Behandlungsreaktors 12 von der An­ triebswelle 32 und verhindert andererseits gleich­ zeitig eine Verschmutzung des stirnseitigen Bereiches der Antriebswelle 32 sowie der Befestigungseinrich­ tung 58.

Insgesamt wird durch die Lagerung der Hohlwelle 38 mit den Mischwerkzeugen 40 erreicht, daß diese bei der Plasmabehandlung von sich in dem Behandlungs­ reaktor 12 befindenden Material das Potential des behandelten Materials aufweist. Die Hohlwelle 38 und somit die gesamte Mischeinrichtung 20, wirken demnach nicht als Gegenelektrode der Elektroden 27 bezie­ hungsweise 28 bei der Plasmaanregung. Somit wird er­ reicht, daß die Mischeinrichtung aus einem robusten und festen, für Übertragungen großer Kräfte geeigne­ ten Material, insbesondere Edelstahl, bestehen kann und trotzdem eine Behandlung von wärmeempfindlichem Material möglich ist. Insbesondere ist hierdurch eine Anpassung der Leistungseinspeisung der Plasmaanre­ gung, insbesondere wenn eine Hochfrequenzanregung mit einer Frequenz von 13,56 MHz erfolgen soll, möglich. Weitere Anregungen können beispielsweise mit 40 kHz und/oder 2,45 GHz, je nach Zuschaltung der Elektroden 27 und 28, erfolgen.

Claims (15)

1. Anlage zur Niederdruck-Plasmabehandlung von pul­ ver- und/oder granulatförmigem Material, mit einem Behandlungsreaktor, einer in dem Behandlungsreaktor angeordneten Mischeinrichtung sowie dem Behandlungs­ reaktor zugeordneten Einrichtungen zum Erzeugen/An­ regen eines Plasmas, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (20) von einem Mischwerk (36) gebil­ det wird, das innerhalb eines feststehenden, das zu behandelnde Material aufnehmenden Behandlungsreaktors (12) angeordnet ist und das galvanisch entkoppelt gelagert ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (36) innerhalb eines Behandlungsbe­ reiches (13) des Behandlungsreaktors (12) in Rotation versetzbar ist.

3. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (27, 28) zum Erzeugen/Anregen des Plasmas außerhalb des Wirkbereiches des Mischwerkes (36) angeordnet sind.

4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (36) von einer auf einer Antriebswelle (32) galvanisch entkop­ pelt befestigten Hohlwelle (38) gebildet wird, an deren Außenumfang wenigstens ein Mischwerkzeug (40) drehfest angeordnet ist.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischwerk (36) im wesentlichen den gesamten Behandlungsbereich (13) des Behandlungsreaktors (12) erfaßt.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (38) über Buchsen (46) aus elektrisch isolierendem Material auf der Antriebswelle (32) gelagert ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (46) eine form- und/oder kraftschlüs­ sige Verbindung der Antriebswelle (32) und der Hohl­ welle (38) übernehmen.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen der Hohlwelle (38) und der Antriebswelle (32) ausgebildeter Ringraum (44) ein elektrisches Isoliermaterial enthält.

9. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mischeinrichtung (20) insgesamt aus einem elektrischen Isoliermaterial besteht.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (32) des Misch­ werks (36) fliegend gelagert ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (32) beidseitig gelagert ist.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsreaktor (12) wenigstens eine verschließbare Öffnung (14) auf­ weist, die Reinigungs- und/oder Inspektions- und/oder Reparaturarbeiten dient.

13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsreaktor (12) temperierbar ist.

14. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsreaktor (12) eine vorzugsweise oben angeordnete Einfüllein­ richtung (16) und eine vorzugsweise unten angeordnete Entleerungseinrichtung (18) aufweist.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfülleinrichtung (16) und/oder die Ent­ leerungseinrichtung (18) temperierbar sind.