WO2011110391A1 - Plasmaerzeuger - Google Patents

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WO2011110391A1
WO2011110391A1 PCT/EP2011/051718 EP2011051718W WO2011110391A1 WO 2011110391 A1 WO2011110391 A1 WO 2011110391A1 EP 2011051718 W EP2011051718 W EP 2011051718W WO 2011110391 A1 WO2011110391 A1 WO 2011110391A1
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WO
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dielectric
plasma generator
inner electrode
plasma
electrode
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PCT/EP2011/051718
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Bisges
Andreas Albrecht
Original Assignee
Reinhausen Plasma Gmbh
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Application filed by Reinhausen Plasma Gmbh filed Critical Reinhausen Plasma Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2418—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the electrodes being embedded in the dielectric

Definitions

  • the invention relates to a plasma generator which has a tubular dielectric surrounding an inner electrode, on the lateral surface of which an outer electrode is arranged.
  • the dielectric usually made of glass.
  • the dielectric impedes the movement of the electrodes and eventually interrupts them.
  • the electrodes are not only stopped by the dielectric in their movement to the anode, but dammed up, whereby an opposing field to the outer field driving the electrode current builds up, which in turn grows until the external field and the opposing field just compensate and the electrode current comes to a halt.
  • the switching characteristics of the dielectric barrier result from the shape and material of the barrier as well as the arrangement of the inner and outer electrodes. The appearance of the discharge is due to the emergence of single discharges, the so-called
  • Filaments embossed. These filaments occur for a short time in large numbers. They are normally distributed over the entire surface of the plasma-generating electrode.
  • Siemens tube As a plasma generator for the oxidative treatment of air in particular the so-called “Siemens tube” is used.
  • the Siemens tube consists of a tubular dielectric, preferably of quartz glass or boro-O-silicate.
  • the inner wall of the tubular dielectric is lined with an inner electrode.
  • Inner electrode is tight and possible without air gap on the inner glass surface.
  • an outer electrode is arranged, which is formed by a close-meshed, for example, steel mesh.
  • a close-meshed for example, steel mesh.
  • the plasma at the inner electrode arises only in the outer layers of the air flow, the
  • Electrons, radicals and ions are present. Furthermore, the plasma generates an intense UV radiation in the
  • Wavelength range ⁇ 300 nm which can effectively break molecular bonds of air pollutants.
  • DE 42 27 631 B4 discloses a device for plasma generation, consisting of a hollow cylindrical
  • Insulation vessel and annular outer electrodes and annular inner electrodes consists, which in certain
  • the voltage of a voltage source is applied to the outer electrodes and the
  • the invention is based on the object to provide a plasma generator, which has a larger plasma-generating surface in dimensions comparable to a Siemens tube whose
  • Sterilization and / or odor neutralization is needed and its plasma-generating electrode can be easily cleaned.
  • the inner electrode has at least two dielectrically shielded parts which are enclosed in the dielectric, wherein the inclusion of the inner electrode in the dielectric gas surrounding the plasma generator with the inner electrode in Contact comes and those with an AC source
  • the generated voltages are preferably between 1 and 15 kV. Due to the inclusion of the inner electrode in the dielectric, the gas surrounding the plasma generator, in particular the air, does not come into contact with the inner electrode.
  • Plasma discharge is therefore only at the
  • the plasma-generating outer electrode is easier to access than the plasma-generating inner electrode of the "Siemens tube" known from the prior art, which at the same time forms the flow path for the gas.
  • the plasma-generating electrode can therefore also be cleaned more easily.
  • the plasma generator can be positioned where the generated plasma is needed for sterilization and / or odor neutralization.
  • To control the plasma generation can be frequencies of voltage between 50 Hz and 500 kHz or optionally pulsed
  • the dielectric surrounding the inner electrode is a
  • Internal electrode preferably aligned with each other, include in a tubular dielectric.
  • the rod-shaped Parts of the inner electrode are arranged in at least one cavity of the dielectric.
  • the cavity may be formed as a cylindrical cavity in the tubular dielectric. If only one cavity is provided, the parts of the inner electrode can be shielded from one another in the cavity by a gaseous dielectric, eg air.
  • the tubular dielectric has two equiaxed cavities which terminate at a distance from one another. The portion between the two cavities in the dielectric dielectrically shields the two parts of the inner electrode.
  • the two, in particular equiaxed cavities extend like a blind hole from the end faces in the tubular dielectric.
  • a single cavity may be formed as a longitudinal passageway through the tubular dielectric.
  • the portions of the inner electrode in the cavity (s) of the dielectric they may either fill the cross-section of each cavity or be cohesively embedded in a potting compound within the cavity.
  • Inner electrode in this way do not come into contact with the gas in the vicinity of the plasma generator, so that there is no plasma discharge.
  • potting compound is in particular an adhesive, plastic, epoxy resin with or without fillers or hot melts in
  • the inner electrode may be formed as a copper cable and embedded in the adhesive.
  • Front side can be attached to the parts of the internal electrodes
  • sleeve-shaped metallic contacts may be arranged, which enclose the ends of the rohrformigen dielectric.
  • An outer electrode of the plasma generator which is preferably formed as a helix, in particular of a wire, and winds around the tubular dielectric, has a low capacitance and thereby reduces the power required to produce the plasma.
  • the preferably designed as a helical outer electrode can be easily attached to the formed as a molded body dielectric.
  • a coiled wire effectively suppresses mutual cargo obstruction.
  • Shaped body allows an influence on the
  • Discharge processes Moreover, it is within the scope of the invention conceivable not to make the helix as a manufacturing step on the dielectric shaped body itself, but to postpone a prefabricated semi-finished product, for example in the manner of a spring, onto the shaped body.
  • Threaded profile is designed, whose slope corresponds to the slope of the outer electrode formed as a helix, this can be arranged on the flattened part of the thread profile.
  • the plasma forms along the flanks of the
  • Thread profile whereby the contact area between the gas flow and the generated plasma is increased.
  • a flattened thread profile in particular flat and trapezoidal thread come into consideration, wherein for safe guidance of the outer electrode of the flattened part of the thread profile a trough-shaped depression for partially receiving the
  • Outer electrode may have.
  • the plasma generator can be outside the inventive arrangement also for cleaning, sterilization and
  • Outer electrode according to the features of claims 6 and 7 is arranged on a flattened at the top thread profile. The fibers then lie down in the
  • a targeted plasma generation only in certain areas of the particular designed as a helix outer electrode can be achieved if at least one rod-shaped part or both parts of the inner electrode only partially have a conductive surface, it being ensured that the partially conductive surface with the contact for connection to the AC voltage source in electrical
  • Inner electrode of insulating material such as a cylindrical body made of plastic, ceramic or glass, on which the conductive regions are applied as a metallic coating.
  • the opposite region of the outer electrode generates the plasma in the region where it is needed, while the remaining regions of the outer electrode produce no plasma.
  • the insulating KunststoffStoffmaterial the inner electrode shields their metallic coating regions as strong, so that the required for the plasma generation at the outer electrode outer field can not train in sufficient strength.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a
  • Figure 2 shows a second embodiment of a
  • Figure 3 shows a third embodiment of a
  • Plasma generator with only partially electrically conductive inner electrode Plasma generator with only partially electrically conductive inner electrode.
  • Disabled discharge consists essentially of a two-part inner electrode (2 a, b), which surrounds a tubular dielectric (3) with a longitudinal axis (15) made of glass, on whose lateral surface (4) an outer electrode (5)
  • the outer electrode is arranged, for example, is designed as a wire and winds as a helix to the rohrformige dielectric (3).
  • the outer electrode does not necessarily have to be designed as a wire helix. It can be formed in a conventional manner as a braid or by way of a
  • Inner electrode (2 a, b) are for example of a
  • Copper wire is formed, which is embedded in an adhesive mass within the two cavities (7 a, b).
  • the two parts of the inner electrode (2a, b) are dielectrically shielded from each other and induce the voltage on the Outer electrode (5).
  • the two cavities (7a, b) are arranged in alignment for the purpose of shielding the parts of the inner electrode (2a, b), but through the portion (3a) of the part (3a) between the parts of the cavities (7a, b)
  • the two contact sleeves (6 a, b) are each connected via an electrical connection line (8 a, b) with a
  • High voltage source (9) for AC (about 1 - 15 KV) connected.
  • the alternating voltage applied to the parts of the inner electrode (2a, b) induces an AC voltage or pulsed DC voltage in the outer electrode (5) and thus causes on the outer electrode (5) the plasma (10) which is caused by a multiplicity of individual discharges (filaments). is shaped.
  • the desired plasma is formed over the entire circumference of the plasma generator (1) and over almost the entire length of the outer electrode. Only in the region of the parts of the inner electrode (2a, b)
  • the plasma generator (1) shown in Figure 2 comprises a tubular dielectric (3), the lateral surface (4) is provided with a flattened at the top of thread profile (22), for example, a trapezoidal or
  • the outer electrode (5) is also designed here as a helix whose slope corresponds to the pitch of the thread profile (22). As can be seen in particular from the enlargement in Figure 4, the runs
  • the outer electrode (5) forming wire along the flattened portion of the thread profile (22).
  • the plasma generator according to FIG. 2 can be used in particular for cleaning fibers (14) of a textile, for example a carpet.
  • the fibers (14) are compressed between the flanks (23 a, b) of the thread profile (22) and come into intensive contact with the plasma (10), as can be seen from the enlargement in FIG.
  • FIG. 3 shows a plasma generator (1) which has a targeted plasma generation only on a partial surface of the in
  • This effective sub-surface may, for example, point in the direction of a housing opening of a housing in which one or more of the plasma generators (1) are held.
  • the housing opening like a floor nozzle of a vacuum cleaner, can be moved over a textile surface in order to sterilize it and to neutralize odors.
  • This effective partial surface for plasma generation is achieved in that the two rod-shaped parts of the
  • Inner electrode (2 a, b) only partially a conductive surface (25), which with the pin-shaped
  • Contacts (26 a, b) for connection to the high voltage source (9) are in electrically conductive connection.
  • the conductive surface is (25) designed as a coating and extends over the jacket of a straight part of the cylinder
  • Coating of the inner electrode (2 a, b) consists of
  • insulating material such as plastic.

Abstract

Die Erfindung eines Plasmaerzeugers nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung, der ein eine Innenelektrode umgebendes rohrförmiges Dielektrikum aufweist, auf dessen Mantelfläche eine Außenelektrode angeordnet ist. Um einen Plasmaerzeuger zu schaffen, der eine größere plasmaerzeugende Oberfläche aufweist, dessen Versorgung der Elektroden mit elektrischer Leistung verbessert und der infolge dessen einfacher dort positioniert werden kann, wo das erzeugte Plasma zur Entkeimung und/oder Geruchsneutralisierung benötigt wird und dessen plasmaerzeugende Elektrode leichter gereinigt werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Innenelektrode mindestens zwei dielektrisch zueinander abgeschirmte Teile aufweist, die in dem Dielektrikum eingeschlossen und mit einer Wechsel- oder gepulsten Gleichspannungsquelle verbindbar sind, so dass eine Spannung in der plasmaerzeugenden Außenelektrode induziert wird.

Description

Plasmaerzeuger
Die Erfindung betrifft einen Plasmaerzeuger, der ein eine Innenelektrode umgebendes rohrförmiges Dielektrikum aufweist, auf dessen Mantelfläche eine Außenelektrode angeordnet ist.
Seit mehr als 100 Jahren ist die Plasmabehandlung von Luft nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung bekannt. Großvolumige nichtthermische Plasmen lassen sich einfach mit Hilfe der dielektrisch behinderten Entladung erzeugen. Zwischen den an eine hohe Wechselspannung
angeschlossenen Elektroden befindet sich das Dielektrikum, zumeist aus Glas. Das Dielektrikum behindert die Bewegung der Elektroden und unterbricht sie schließlich. Die Elektroden werden in ihrer Bewegung zur Anode durch das Dielektrikum nicht nur aufgehalten, sondern aufgestaut, wodurch sich ein Gegenfeld zu dem den Elektrodenstrom treibenden äußeren Feld aufbaut, das seinerseits so lange anwächst, bis sich das äußere Feld und das Gegenfeld gerade kompensieren und der Elektrodenstrom zum Erliegen kommt. Die Schalteigenschaften der dielektrischen Barriere resultieren aus der Form und dem Material der Barriere sowie der Anordnung der Innen- und Außenelektrode. Das Erscheinungsbild der Entladung ist durch das Entstehen von Einzelentladungen, den so genannten
Filamenten, geprägt. Diese Filamente treten kurzzeitig in großer Anzahl auf. Sie sind normalerweise über die gesamte Fläche der plasmaerzeugenden Elektrode verteilt.
Als Plasmaerzeuger zur oxidativen Behandlung von Luft wird insbesondere die so genannte "Siemens-Röhre" eingesetzt. Die Siemens-Röhre besteht aus einem rohrförmigen Dielektrikum, vorzugsweise aus Quarzglas oder Bor-O-Silikat . Die Innenwand des rohrförmigen Dielektrikums ist mit einer Innenelektrode ausgekleidet. Die aus leitfähigem Material bestehende
Innenelektrode liegt eng und möglichst ohne Luftspalt an der inneren Glasoberfläche an. Auf der Mantelfläche des Dielektrikums ist eine Außenelektrode angeordnet, die von einem eng anliegenden Netz, zum Beispiel aus Stahlgewebe, gebildet wird. Wird nun eine hohe Wechselspannung von
beispielsweise 3 - 6 KV an die Innen- und Außenelektrode angelegt, kommt es zu der dielektrisch behinderten Entladung. Dabei werden Ionen und Ozon (O3 und Oi) erzeugt.
Bei der Plasmabehandlung eines Gasstroms mit einer "Siemens- Röhre" wird ein Luftstrom durch das rohrformige Dielektrikum geführt. Zu diesem Zweck wird an der Innenelektrode ein
Plasma gezündet. Das Plasma an der Innenelektrode entsteht nur in den äußeren Schichten der Luftströmung, die
unmittelbar mit der Innenelektrode in Kontakt gelangen. Der weitaus größere Teil der Luftströmung reagiert lediglich mit dem Ozon und den Sauerstoff-Ionen, die bei der Entladung erzeugt werden.
Die äußeren Schichten der Luftströmung, die unmittelbar mit dem Plasma in Kontakt gelangen, werden wirksamer von
Schadstoffen, insbesondere von Gerüchen und Keimen befreit, weil im Plasma die höchste Energie in Form von freien
Elektronen, Radikalen und Ionen vorliegt. Des Weiteren erzeugt das Plasma eine intensive UV-Strahlung im
Wellenlängenbereich < 300 nm, die molekulare Bindungen von LuftSchadstoffen wirkungsvoll aufbrechen kann.
Ein weiteres Problem bei der Plasmabehandlung eines Gasstroms nach dem Stand der Technik besteht darin, dass die
Innenelektrode durch in dem Gasstrom enthaltene Schadstoffe schnell verschmutzt und damit an Wirksamkeit verliert. Ein
Austausch der verschmutzten Innenelektrode ist nur mit hohem Aufwand und einer Unterbrechung der Plasmabehandlung möglich. Die DE 42 27 631 B4 offenbart eine Vorrichtung zur Plasmaerzeugung, die aus einem hohlzylindrischen
Isolationsgefäß und ringförmigen Aussenelektroden sowie ringförmigen Innenelektroden besteht, die in bestimmten
Abständen zueinander angeordnet sind. Die Spannung einer Spannungsquelle wird an die Aussenelektroden und die
Innenelektroden angelegt, wobei die Innenelektroden nicht geerdet sind. Durch das Anlegen der Spannung wird ein Plasma erzeugt, dem der in das Isolationsgefäß eingebrachte
Gegenstand ausgesetzt wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Plasmaerzeuger zu schaffen, der bei mit einer Siemens-Röhre vergleichbaren Abmessungen eine größere plasmaerzeugende Oberfläche aufweist, dessen
Kontaktierung der Elektroden mit einer Spannungsquelle oder - Stromquelle verbessert und der infolge dessen einfacher dort positioniert werden kann, wo das erzeugte Plasma zur
Entkeimung und/oder Geruchsneutralisierung benötigt wird und dessen plasmaerzeugende Elektrode leichter gereinigt werden kann .
Diese Aufgabe wird bei einem Plasmaerzeuger der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die Innenelektrode mindestens zwei dielektrisch zueinander abgeschirmte Teile aufweist, die in dem Dielektrikum eingeschlossen sind, wobei durch den Einschluss der Innenelektrode in dem Dielektrikum das den Plasmaerzeuger umgebende Gas nicht mit der Innenelektrode in Kontakt kommt und die mit einer Wechselspannungsquelle
verbindbar sind, wobei eine Spannung in der plasmaerzeugenden Außenelektrode induziert Vorzugsweise liegen die generierten Spannungen dabei zwischen 1 und 15 kV. Durch den Einschluss der Innenelektrode in dem Dielektrikum kommt das den Plasmaerzeuger umgebende Gas, insbesondere die Luft, nicht mit der Innenelektrode in Kontakt. Die
Plasmaentladung findet daher ausschließlich an der
Außenelektrode statt, deren Oberfläche größer als die
Oberfläche einer entsprechend ausgestalteten Innenelektrode ist. Die plasmaerzeugende Außenelektrode ist einfacher zugänglich, als die plasmaerzeugende Innenelektrode der aus dem Stand der Technik bekannten "Siemens-Röhre", die zugleich den Strömungsweg für das Gas bildet. Die plasmaerzeugende Elektrode kann daher auch leichter gereinigt werden.
Die Induktion der Spannung in der Außenelektrode macht deren separate Kontaktierung entbehrlich, so dass die
Leistungsversorgung der Außenelektrode ausschließlich über Kontaktierungen zu den im Inneren des Dielektrikums
angeordneten Teilen der Innenelektrode erfolgt. Infolge dessen kann der Plasmaerzeuger ohne Rücksichtnahme auf Kabel und Kontakte mit der plasmaerzeugenden Außenelektrode dort positioniert werden, wo das erzeugte Plasma zur Entkeimung und/oder Geruchsneutralisierung benötigt wird. Zur Steuerung der Plasmaerzeugung lassen sich Frequenzen der Spannung zwischen 50 Hz und 500 kHz oder wahlweise gepulste
Gleichspannung einsetzen. Das die Innenelektrode umgebende Dielektrikum ist ein
elektrisch schwach- oder nicht leitender, nichtmetallischer unmagnetischer Feststoff, insbesondere Glas.
Konstruktiv einfach lassen sich stabförmige Teile der
Innenelektrode, vorzugsweise miteinander fluchtend, in einem rohrförmigen Dielektrikum einschließen. Die stabförmigen Teile der Innenelektrode sind in mindestens einer Höhlung des Dielektrikums angeordnet. Die Höhlung kann als zylindrischer Hohlraum in dem rohrformigen Dielektrikum ausgebildet sein. Sofern nur eine Höhlung vorgesehen ist können die Teile der Innenelektrode durch ein gasförmiges Dielektrikum, z.B. Luft, in dem Hohlraum gegeneinander abgeschirmt sein. Vorzugsweise weist das rohrförmige Dielektrikum jedoch zwei gleichachsige Höhlungen auf, die im Abstand zueinander enden. Der Abschnitt zwischen den beiden Höhlungen in dem Dielektrikum schirmt die beiden Teile der Innenelektrode dielektrisch gegeneinander ab .
Die beiden, insbesondere gleichachsigen Höhlungen erstrecken sich wie ein Sackloch von den Stirnseiten in das rohrförmige Dielektrikum. Eine einzige Höhlung kann als in Längsrichtung verlaufender Durchgang durch das rohrförmige Dielektrikum ausgebildet sein. Um die Teile der Innenelektrode in der bzw. den Höhlung (en) des Dielektrikums einzuschließen, können diese entweder den Querschnitt jeder Höhlung ausfüllen oder Stoffschlüssig in eine Vergussmasse innerhalb der Höhlung eingebettet sein. Die Oberflächen der Teile der
Innenelektrode gelangen auf diese Weise nicht mit dem Gas in der Umgebung des Plasmaerzeugers in Kontakt, so dass dort keine Plasmaentladung stattfindet.
Die Stoffschlüssige Verbindung gewährleistet einen sicheren und dauerhaften Halt der Innenelektrode in der Höhlung. Als Vergussmasse kommt insbesondere ein Klebstoff, Kunststoff, Epoxydharz mit oder ohne Füllstoffe oder Hotmelts in
Betracht. Die Innenelektrode kann als Kupferkabel ausgebildet und in den Klebstoff eingebettet sein.
Stirnseitig können an den Teilen der Innenelektroden
hülsenförmige metallische Kontakte angeordnet sein, die die Enden des rohrformigen Dielektrikums umschließen. Die
Kontakte erlauben eine einfache Verbindung der Teile der Innenelektrode mit der Wechselspannungsquelle und schließen die Höhlung(en) in dem Dielektrikum zusätzlich stirnseitig a . Eine Außenelektrode des Plasmaerzeugers, die vorzugsweise als Wendel, insbesondere aus einem Draht, ausgebildet ist und sich um das rohrförmige Dielektrikum windet, weist eine geringe Kapazität auf und setzt hierdurch die erforderliche Leistung zur Erzeugung des Plasmas herab. Die vorzugsweise als Wendel ausgestaltete Außenelektrode lässt sich einfach auf dem als Formkörper ausgebildeten Dielektrikum befestigen. Durch einen gewendelten Draht lassen sich wechselseitige Ladungsbehinderungen wirkungsvoll unterdrücken. Eine gezielte Veränderung der Steigung der Wendel über die Länge des
Formkörpers hinweg erlaubt eine Beeinflussung der
Entladungsvorgänge. Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, die Wendel nicht als Fertigungsschritt an dem dielektrischen Formkörper selbst vorzunehmen, sondern ein vorgefertigtes Halbzeug, beispielsweise nach Art einer Feder, auf den Formkörper aufzuschieben.
Sofern die Mantelfläche des rohrformigen Dielektrikums als ein Gewinde mit einem an der Oberseite abgeflachtem
Gewindeprofil ausgestaltet ist, dessen Steigung der Steigung der als Wendel ausgebildeten Außenelektrode entspricht, kann diese auf dem abgeflachten Teil des Gewindeprofils angeordnet werden. Das Plasma bildet sich entlang der Flanken des
Gewindeprofils aus, wodurch die Kontaktfläche zwischen dem Gasstrom und dem erzeugten Plasma vergrößert wird. Als abgeflachtes Gewindeprofil kommen insbesondere Flach- und Trapezgewinde in Betracht, wobei zur sicheren Führung der Außenelektrode der abgeflachte Teil des Gewindeprofils eine muldenförmige Vertiefung zur teilweisen Aufnahme der
Außenelektrode aufweisen kann. Der Plasmaerzeuger lässt sich außerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung auch für die Reinigung, Entkeimung und
Geruchsneutralisierung von fasrigen Textilien, wie
beispielsweise Teppichböden verwenden, wenn die
Außenelektrode entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 6 und 7 an einem an der Oberseite abgeflachtem Gewindeprofil angeordnet ist. Die Fasern legen sich dann in den
Zwischenraum zwischen den Flanken des Profils und gelangen in innigen Kontakt mit dem an der Außenelektrode erzeugten
Plasma.
Eine gezielte Plasmaerzeugung nur in bestimmten Bereichen der insbesondere als Wendel ausgebildeten Außenelektrode kann erreicht werden, wenn mindestens ein stabförmiger Teil oder beide Teile der Innenelektrode lediglich bereichsweise eine leitende Oberfläche aufweisen, wobei sichergestellt ist, dass die bereichsweise leitende Oberfläche mit dem Kontakt zum Anschluss an die Wechselspannungsquelle in elektrisch
leitender Verbindung steht. Im Übrigen besteht die
Innenelektrode aus isolierendem Material, beispielsweise einem zylindrischen Körper aus Kunststoff, Keramik oder Glas, auf dem die leitenden Bereiche als metallische Beschichtung aufgebracht sind. Der dem elektrisch leitenden Bereich der Innenelektrode, getrennt durch das Dielektrikum,
gegenüberliegende Bereich der Außenelektrode erzeugt das Plasma in dem Bereich, wo es benötigt wird, während die übrigen Bereiche der Außenelektrode kein Plasma erzeugen. Das isolierende KunstStoffmaterial der Innenelektrode schirmt deren metallische Beschichtung bereichsweise so stark ab, so dass sich das für die Plasmaerzeugung an der Außenelektrode erforderliche äußere Feld nicht in ausreichender Stärke ausbilden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Plasmaerzeugers ,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Plasmaerzeugers mit einer als Gewinde
ausgestalteten Mantelfläche sowie
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Plasmaerzeugers mit nur teilweise elektrisch leitender Innenelektrode.
Der Plasmaerzeuger (1) zur Durchführung einer
Plasmabehandlung nach dem Prinzip der dielektrisch
behinderten Entladung besteht im Wesentlichen aus einer zweiteiligen Innenelektrode (2 a, b) , die ein rohrförmiges Dielektrikum (3) mit einer Längsachse (15) aus Glas umgibt, auf dessen Mantelfläche (4) eine Außenelektrode (5)
angeordnet ist, die beispielsweise als Draht ausgeführt ist und sich als Wendel um das rohrformige Dielektrikum (3) windet. Die Außenelektrode muss jedoch nicht zwingend als Drahtwendel ausgeführt sein. Sie kann in herkömmlicher Art und Weise als Geflecht ausgebildet oder im Wege eines
Beschichtungsprozesses auf das Dielektrikum (3) aufgebracht werden .
Die Kontaktierung der beiden Teile der Innenelektrode (2a, b) erfolgt jeweils über eine auf die Stirnseiten des
Dielektrikums (3) aufgeschobene Kontakthülse (6 a, b) , die mit den Teilen der Innenelektrode (2 a, b) in elektrisch leitender Verbindung steht. Die stabförmigen Teile der
Innenelektrode (2 a, b) werden beispielsweise von einem
Kupferdraht gebildet, der in eine Klebstoffmasse innerhalb der beiden Höhlungen (7 a, b) eingebettet ist. Die beiden Teile der Innenelektrode (2a, b) sind zueinander dielektrisch abgeschirmt und induzieren die Spannung auf die Außenelektrode (5) . Die beiden Höhlungen (7a, b) sind zum Zwecke der Abschirmung der Teile der Innenelektrode (2a, b) fluchtend angeordnet, jedoch durch den zwischen den Teilen der Höhlungen (7a, b) befindlichen Abschnitt (3a) des
Dielektrikums (3) voneinander getrennt.
Die beiden Kontakthülsen (6 a, b) sind jeweils über eine elektrische Anschlussleitung (8 a, b) mit einer
Hochspannungsquelle (9) für Wechselstrom (etwa 1 - 15 KV) verbunden. Die an den Teilen der Innenelektrode (2a, b) anliegende Wechselspannung induziert eine Wechselspannung oder gepulste Gleichspannung in der Außenelektrode (5) und ruft damit an der Außenelektrode (5) das Plasma (10) hervor, das durch eine Vielzahl von Einzelentladungen (Filamenten) geprägt wird. In Folge dessen bildet sich über den gesamten Umfang des Plasmaerzeugers (1) und nahezu über die gesamte Länge der Außenelektrode das gewünschte Plasma aus. Lediglich im Bereich des die Teile der Innenelektrode (2a, b)
gegeneinander abschirmenden Abschnitts (3a) wird an der
Außenelektrode (5) kein Plasma gebildet.
Der in Figur 2 dargestellte Plasmaerzeuger (1) weist ein rohrförmiges Dielektrikum (3) auf, dessen Mantelfläche (4) mit einem an der Oberseite abgeflachtem Gewindeprofil (22) versehen ist, das beispielsweise ein Trapez- oder
Flachgewinde sein kann. Die Außenelektrode (5) ist auch hier als Wendel ausgebildet, deren Steigung der Steigung des Gewindeprofils (22) entspricht. Wie insbesondere aus der Vergrößerung in Figur 4 erkennbar, verläuft der
wendeiförmige, die Außenelektrode (5) bildende Draht entlang des abgeflachten Teils des Gewindeprofils (22) . Die von der Außenelektrode (5) ausgehenden Filamente und damit das Plasma (10) breiten sich entlang der Flanken (23 a, b) des
Gewindeprofils (22) aus. In Folge dessen wird die
plasmaerzeugende Oberfläche erheblich vergrößert. Der Plasmaerzeuger nach Figur 2 kann insbesondere dazu verwendet werden, um Fasern (14) einer Textilie, z.B. eines Teppichs zu reinigen. Die Fasern (14) werden zwischen den Flanken (23 a, b) des Gewindeprofils (22) komprimiert und gelangen intensiv mit dem Plasma (10) in Kontakt, wie dies aus der Vergrößerung in Figur 2 erkennbar ist.
Figur 3 zeigt einen Plasmaerzeuger (1), der eine gezielte Plasmaerzeugung nur auf einer Teiloberfläche des im
Querschnitt kreiszylindrischen Plasmaerzeugers (1)
ermöglicht. Diese wirksame Teiloberfläche kann beispielsweise in Richtung einer Gehäuseöffnung eines Gehäuses zeigen, in dem einer oder mehre der Plasmaerzeuger (1) gehaltert sind. Die Gehäuseöffnung kann, ähnlich wie eine Bodendüse eines Staubsaugers, über eine textile Fläche bewegt werden, um diese zu entkeimen und Gerüche zu neutralisieren. Diese wirksame Teiloberfläche zur Plasmaerzeugung wird dadurch erreicht, dass die beiden stabförmigen Teile der
Innenelektrode (2 a, b) lediglich bereichsweise eine leitende Oberfläche (25) aufweisen, die mit den stiftförmigen
Kontakten (26 a, b) zum Anschluss an die Hochspannungsquelle (9) in elektrisch leitender Verbindung stehen. Die leitende Oberfläche ist (25) als Beschichtung ausgeführt und erstreckt sich über den Mantel eines geraden Teilzylinders der
stabförmigen Teile der Innenelektrode (2 a, b) .
Der Tragkörper (27 a, b) für die elektrisch leitende
Beschichtung der Innenelektrode (2 a, b) besteht aus
isolierendem Material, beispielsweise Kunststoff.
Der der elektrisch leitenden Oberfläche (25) der
Innenelektrode (2 a, b) , getrennt durch das rohrförmige
Dielektrikum (3), gegenüberliegende Bereich (28) der
Außenelektrode (5) erzeugt das Plasma (10), während die übrigen Bereiche der Außenelektrode (5) kein Plasma erzeugen. Bezugszeichenliste
Nr. Bezeichnung
1 Plasmaerzeuger
2 a, b Innenelektrode
3 Dielektrikum
3 a Abschnitt (Dielektrikum)
4 Mantelfläche
5 Außenelektrode
6 a, b Kontakthülse
7 a, b Höhlung
8 a, b Anschlussleitung
9 Hochspannungsquelle
10 Plasma
11 -
12 -
13 -
14 Fasern
15 Längsachse Dielektrikum
16 -
17 -
18 -
19 -
20 -
21 -
22 Gewindeprofil
23 a, b Flanken
24 -
25 leitende Oberfläche
26 a, b Kontakte
27 a, b Tragkörper
28 Bereich (plasmaerzeugend)

Claims

Patentansprüche
Plasmaerzeuger mit einem eine Innenelektrode umgebenden Dielektrikum, auf dessen Mantelfläche eine Außenelektro angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenelektrode (2 a, b) mindestens zwei
dielektrisch zueinander abgeschirmte Teile (2a), (2b) aufweist , die in dem Dielektrikum (3) eingeschlossen sind, wobei durch den Einschluss der Innenelektrode (2a, b) in dem Dielektrikum (3) das den
Plasmaerzeuger umgebende Gas nicht mit der
Innenelektrode in Kontakt kommt, und die mit einer Wechselspannungsquelle (9) verbindbar sind, wobei eine Spannung in der plasmaerzeugenden Außenelektrode (5) induziert wird.
2. Plasmaerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (3) rohrförmig ist und die
stabförmigen Teile der Innenelektrode (2a, b) sich in Längsrichtung des rohrförmigen Dielektrikums (3)
erstrecken .
3. Plasmaerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die insbesondere stabförmigen Teile der Innenelektrode (2 a, b) in mindestens einer Höhlung
(7 a, b) des Dielektrikums (3) angeordnet sind
4. Plasmaerzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der Innenelektrode (2a, b) den Querschnitt jeder Höhlung (7a, b) ausfüllen. Plasmaerzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der Innenelektrode (2a, b) stoffschlüssig in eine Vergussmasse innerhalb der Höhlung (7a, b) eingebettet sind.
Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenelektrode (5) des
Plasmaerzeugers (1) als Wendel ausgebildet ist, die sich um das rohrförmige Dielektrikum (3) windet.
Plasmaerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (4) des rohrförmigen Dielektrikums (3) als ein Gewinde mit einem an der Oberseite
abgeflachtem Gewindeprofil (22) ausgestaltet ist, dessen Steigung der Steigung der Außenelektrode (5) entspricht.
Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teil der Innenelektrode (2 a, b) mit einem stirnseitig an dem Plasmaerzeuger (1) angeordneten Kontakt (6a, b) elektrisch leitend verbunden ist .
Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Teile der
Innenelektrode nur teilweise aus elektrisch leitendem Material besteht.
Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 2 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der stabförmigen Teile der Innenelektrode (2 a, b) bereichsweise eine leitende Oberfläche aufweist.
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