WO2012072298A1 - Plasmaerzeuger - Google Patents

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WO2012072298A1
WO2012072298A1 PCT/EP2011/066566 EP2011066566W WO2012072298A1 WO 2012072298 A1 WO2012072298 A1 WO 2012072298A1 EP 2011066566 W EP2011066566 W EP 2011066566W WO 2012072298 A1 WO2012072298 A1 WO 2012072298A1
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WO
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electrode
dielectric
plasma generator
metal foam
plasma
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/066566
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Bisges
Thorsten Krüger
Andreas Albrecht
Eckart Theophile
Original Assignee
Reinhausen Plasma Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Reinhausen Plasma Gmbh filed Critical Reinhausen Plasma Gmbh
Publication of WO2012072298A1 publication Critical patent/WO2012072298A1/de

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/2406Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00Applications of plasma devices
    • H05H2245/10Treatment of gases
    • H05H2245/15Ambient air; Ozonisers

Definitions

  • the invention relates to a plasma generator for
  • dielectrically impeded discharge comprising a first electrode and a second contactable with the gas stream
  • the invention relates to a
  • Arrangement comprising at least one such plasma generator.
  • the dielectric hinders the movement of the electrons and finally interrupts them.
  • the electrons are not only stopped by the dielectric in their movement to the anode, but dammed up, creating an opposing field to the outer field driving the electron current, which in turn grows until the external field and the opposing field just compensate and the electron current comes to a halt.
  • the switching properties of the dielectric result from the shape and the material as well as the arrangement of the electrodes.
  • the appearance of the discharge is characterized by the emergence of single discharges, the so-called filaments. These filaments occur for a short time in large numbers. They are normally in contact with the gas stream over the entire area
  • 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.
  • an outer electrode is arranged, which is formed by a close-meshed, for example, steel mesh. Will now be a high alternating voltage of
  • 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 disrupt the molecular bonds of air pollutants.
  • dielectrically-impeded discharge discloses, which has a first, plate-shaped electrode and a second, for example formed as a wire mesh electrode.
  • the first and second electrodes are separated by a plate-shaped dielectric.
  • the filaments form in the immediate vicinity of the wires of the wire grid and strive towards the dielectric.
  • the length of the filaments is only a few 1/10 mm long.
  • DE 100 20 555 A1 discloses an exhaust gas purification system with an oxidation catalyst.
  • the oxidized in the oxidation catalyst exhaust gas of an internal combustion engine is first introduced into a first electric field.
  • the first electric field works on the principle of dielectrically impeded discharge. It serves for the electrical charging of soot particles contained in the exhaust gas.
  • the charged by means of the first electric field particles are then introduced into a second electric field.
  • This second electric field is associated with another catalyst.
  • the ground pole of the second electric field can
  • DE 197 17 889 C1 discloses a device for
  • Insulation material surrounded as a dielectric.
  • the dielectric is in turn surrounded by a second electrode made of the porous material, wherein the second electrode as
  • a housing encloses the device with a gas space for receiving and distributing the exhaust gas. The supply of the exhaust gas via the gas space through a gas inlet. The gas then flows through the porous
  • the electrode serves to calm the exhaust gas flow.
  • the invention is based on the object to provide a compact plasma generator, in which a larger part of the gas stream is directly exposed to the plasma. Furthermore, the efficiency of plasma generation by the plasma generator should be able to be maintained in a simple manner.
  • Gas flow contactable electrode of open-cell metal foam is that the dielectric surrounding one of the two electrodes and on the lateral surface of the dielectric, the other of the two electrodes is arranged and both the first and the second electrode without forming an air gap on the surface of the dielectric ,
  • Metal foam is a porous foam of metallic
  • fine-pored metal foam swirls the gas stream which can be brought into contact with the plasma-generating second electrode.
  • the turbulence results in multiple contact of the gas flow with the plasma, so that a larger part of the gas flow is immediately replaced by the plasma.
  • the pores of the metal foam also increase the effective area of the second electrode, which comes in contact with the gas stream m.
  • the direct effect of the plasma on the gas flow is further improved by the fact that the metal foam is open-pored. The gas flow will not only - as with a
  • Closed-cell metal foam is the case - swirled through the surface of the metal foam, but can also lead through the open-cell metal foam itself, where the gas stream comes into intimate contact with the plasma. Furthermore, can be with the help of open-cell metal foam at unchanged
  • Electrode dimensions bring larger gas flow rates directly into contact with the plasma.
  • Dielectric surrounds one of the two electrodes and on the outer surface of the dielectric the other of the two
  • Electrodes is arranged.
  • the dielectric may surround either the first electrode or the second metal foam electrode. Both the first and the second
  • Electrode are on the surface of the dielectric without forming an air gap.
  • the metal foam consists predominantly of electrically highly conductive
  • Metals especially copper or aluminum or their
  • the metal foam may contain stabilizers.
  • the metal foam may contain stabilizers.
  • silicon carbide or alumina is added for stabilization.
  • metal powder and a metal hydride is mixed together and compacted, for example by hot pressing to form a starting material.
  • the starting material is heated to a temperature above the melting point of the metal, the liberated gas foaming the mixture.
  • metal foam is gas in one
  • the first electrode may also be made of copper, aluminum or other electrically highly conductive material.
  • the dielectric is preferably made of glass, ceramic or plastic.
  • At least one of the two electrodes is tubular. If the second made of metal foam electrode is tubular and of the particular tubular
  • Dielectric is surrounded, it can also be used as a flow path for the gas stream. If the further electrode arranged on the lateral surface also surrounds the dielectric, in particular has a tubular shape, the largest possible area is for the dielectric barrier
  • Electrodes and the separating dielectric are arranged in cylindrical, preferably circular cylindrical layers.
  • a rod-shaped electrode surrounded by the dielectric is in a cavity in the elongate dielectric
  • the cavity may be configured in the manner of a blind hole or as a passage in the dielectric.
  • the electrode is positively received in the cavity or in a dielectric potting compound in the cavity
  • Such a, as possible gap-free recording of the first electrode in the cavity causes the plasma exclusively on the metal foam, on the Lateral surface of the dielectric arranged electrode
  • this electrode is detachably connected to the dielectric in an advantageous embodiment of the invention.
  • the metal foam electrode can be arranged longitudinally displaceable on a cylindrical dielectric and strippable from this.
  • Electrode on the dielectric automatically forms an electrically conductive connection between the electrode and the
  • deferred electrode of metal foam comes to rest.
  • Plasma generator arranged in a reaction space having an inlet and an outlet for the gas stream, wherein the gas flow through the reaction space from the inlet to the outlet is feasible.
  • Reaction space can be as complete as possible
  • the at least one plasma generator is arranged in the reaction space such that the entire gas flow between inlet and outlet exclusively through the
  • Cross-section of the reaction space is completely filled by the arranged on the lateral surface of the dielectric electrode made of metal foam, the dielectric and the first electrode.
  • Guiding means for the gas flow are arranged, which direct the gas flow in the direction of the electrode (s) of metal foam.
  • the existing metal foam electrode may be performed for example as a cylindrical or hollow cylindrical electrode.
  • the guide means direct the gas flow from the inlet exclusively in the direction of the preferably annular end face of the hollow cylindrical or circular
  • End face of the cylindrical electrode made of metal foam is for example a cone into consideration, whose base corresponds to the area enclosed by the circular ring surface of the hollow cylindrical electrode.
  • the cone closes with its base the enclosed by the circular ring surface of the electrode and prevents flow through the electrode through the cavity.
  • the tip of the cone preferably points in the direction of the inlet of the reaction chamber.
  • the elongated plasma generator having the cylindrical or hollow cylindrical electrode made of metal foam is preferably in the flow direction of the gas flow in the
  • Such an elongate plasma generator is either cross-sectional filling or several such plasma generator are in the flow direction parallel to each other in the
  • the at least one annular plasma generator can also be aligned transversely to the flow direction of the gas flow in the reaction space.
  • the at least one annular plasma generator can also be aligned transversely to the flow direction of the gas flow in the reaction space.
  • Plasma generator transverse to and in the flow direction
  • Figure 1 is an illustration of a multilayer, not for
  • Figure 2a shows a cross section through a first
  • FIG. 2b shows a longitudinal section through the plasma generator according to FIG.
  • FIG. 3b shows the plasma generator according to FIG. 3a when the detachable electrode is pushed on
  • Figure 4 shows a third embodiment of a
  • FIG. 5 shows a reaction space with one inside
  • FIG. 6 shows a tubular reaction space with an in
  • FIG. 7 shows a tubular reaction space with several
  • FIG. 8 shows a tubular reaction space with several
  • the plasma generator (1) of Figure 1 consists of a first, designed as a plate electrode (2), which on a
  • the first and second electrodes (2, 5) are against the
  • the Voltage source (7) connected, which generates an AC voltage or pulsed DC voltage between 1 kV to 20 kV in a frequency range of 50 Hz to 500 kHz.
  • the metal foam forming the second electrode (5) is open-pored and consists of a material with good electrical conductivity, in particular copper or aluminum.
  • the plate-shaped dielectric (3) can be made of ceramic, glass or insulating plastic.
  • FIGS. 2 a, b show an elongated plasma generator (1) according to the invention whose first electrode (2) has a rod-shaped configuration. A hollow in the elongated
  • Dielectric (3) takes the rod-shaped electrode (2)
  • the first electrode (2) projects out of the dielectric. This section is connected to the voltage source (7) via the line (6a).
  • the line (6b) connects the voltage source (7) with the second metal foam electrode (5) which completely surrounds the dielectric (3).
  • the elongated electrode (5) made of metal foam on a rectangular cross-section.
  • the preferred flow direction of the gas stream (4) extends transversely to the longitudinal axis (8) of the elongated
  • Plasma generator (1) as can be seen in particular from Figure 2b.
  • FIG. 3 a shows a variant of the plasma generator according to FIGS. 2 a, b, in which the second one consists of metal foam
  • Electrode (5) is detachably connected to the dielectric (3). After a certain period of operation, the dirty Metal foam as a result of contamination by the gas flow
  • the electrode consisting of metal foam (5) has a circular cylindrical cavity which receives the dielectric (3) positively and practically free of play.
  • a contact element (10) is arranged on the end side in a form or material-liquid manner.
  • Contact surface (11) of the contact ring comes when pushing the electrode (5) made of metal foam in contact with the frontal contact surface (12).
  • the thrust direction (14) is indicated by an arrow in FIG. 3 b.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the plasma generator
  • rod-shaped electrode (5) is virtually gap-free of the hollow cylindrical, annular in cross-section
  • Image plane extending longitudinal axis of the dielectric (3) is arranged in the illustrated embodiment, on its upper side, the first elongated electrode (2), which is the
  • Dielectric (3) does not surround, but only covers the jacket along a strip.
  • the length of the first electrode (2) is separated by the dielectric
  • Electrode (5) ignited the plasma.
  • the gas flow (4) is in the direction of the longitudinal axis through the electrode (5)
  • the first electrode (2) is preferably against the ambient air sealed, for example, by being embedded in the dielectric. Grounding one of the leads (6a, b) causes the electrode connected to this lead to be touch safe. Preferably, that line (6a, b) is grounded, which can be touched during operation of the plasma generator.
  • FIG. 5 shows a first embodiment of a
  • Reaction space for example, as a pipe
  • reaction space (15) points at a
  • Reaction space (15) is arranged according to Figure 2 constructed plasma generator (1) as follows:
  • the first, rod-shaped electrode (2) is transverse to
  • Dielectric (3) arranged electrode (5) made of metal foam fills the cross section of the tubular reaction chamber (15) in the illustrated embodiment over its entire length. However, it is also possible that the cross section of the reaction space (15) is filled only over a partial length of the metal foam electrode (5). Through this cross-sectional filling of the
  • FIG. 6 shows a second exemplary embodiment of a reaction space (15) designed as a tube with an inlet (16) and an outlet (17). At a short distance in
  • Plasma generator arranged on a in the reaction space (15) projecting portion of a support tube (19).
  • the plasma generator consists of the cross-sectionally annular, elongated electrode (5) made of metal foam.
  • the tubular dielectric (3) separates the metal foam electrode (5) from the first electrode (2) arranged on the lateral surface of the dielectric, which surrounds the dielectric (3).
  • Both electrodes (2,5) and the dielectric (3) extend along the entire, in the reaction space (15) projecting portion of the support tube (19).
  • the guide means (20) closes the end face of the flow cross-section through the support tube (19) in the direction of the outlet (17).
  • Guide tube (19) are offset in the longitudinal direction (8) a plurality of passage openings (23) arranged, passes through the plasma gas stream exposed to the support tube (19) and from there to the outlet (17) of the reaction space (15).
  • Reaction space (15) is indicated by the dotted line
  • FIG. 7 shows a third exemplary embodiment of a reaction space (15) designed as a tube with an inlet (16) and an outlet (17). At the inlet and outlet (16, 17) is in each case a flange (27, 28) arranged to the reaction space (15) via a hose or a pipe into one
  • the electrodes (2) and the dielectric (3) are in
  • the receptacle (25) is supported in the radial direction on the outer wall of the support tube (19).
  • a section (26) which extends from the receptacle (25) in the direction of the inlet (16), the second
  • Electrode (5) arranged from metal foam.
  • the electrode (5) of metal foam fills the annular space between the support tube (19) and the inner wall of the reaction space (15).
  • Supporting tube (19) has in the section (26) a plurality of uniformly distributed over its circumference longitudinal openings (23) via which passes the gas flow exposed to the plasma in the support tube (19).
  • the flow direction (22) of the gas stream (4) within the reaction space (15) is indicated in Figure 7 with arrows.
  • a guide means (20) for the gas flow (4) as an integral part of the support tube (19) is executed.
  • the guide means (20) also serves here
  • the metal foam electrode (5) is made in one piece in the illustrated embodiment; Of course, it is within the scope of the invention, several elongated plasma generator with independent electrodes made of metal foam parallel to the longitudinal axis (8) in the
  • FIG. 8 shows a fourth exemplary embodiment with a tubular reaction space (15) in which five annular electrodes (5) made of metal foam are arranged.
  • annular electrodes (5) made of metal foam are parallel to each other and in the direction of the longitudinal axis (8) of the
  • the annular electrodes (5) made of metal foam are embedded in a stepped shoulder (30) of a support element (29). The paragraph (30) is located in
  • each support element (29) is conical. Between the support element (29) and the inner surface of the tubular dielectric (3), an annular flow path is formed, via which the gas flow
  • Electrode (5) made of metal foam passes. As clearly seen from the magnification in Figure 8, it comes in the electrodes

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Plasmaerzeuger zur Plasmabehandlung eines Gasstroms nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung, der eine erste Elektrode und eine zweite mit dem Gasstrom in Kontakt bringbare Elektrode aufweist, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind. Um einen größeren Teil des Gasstroms unmittelbar dem Plasma auszusetzen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die zweite mit dem Gasstrom in Kontakt bringbare Elektrode aus Metallschaum besteht.

Description

Plasmaerzeuger
Die Erfindung betrifft einen Plasmaerzeuger zur
Plasmabehandlung eines Gasstroms nach dem Prinzip der
dielektrisch behinderten Entladung, der eine erste Elektrode und eine zweite mit dem Gasstrom in Kontakt bringbare
Elektrode aufweist, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind. Außerdem betrifft die Erfindung eine
Anordnung, die mindestens einen derartigen Plasmaerzeuger umfasst .
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 Elektronen und unterbricht sie schließlich. Die Elektronen werden in ihrer Bewegung zur Anode durch das Dielektrikum nicht nur aufgehalten, sondern aufgestaut, wodurch sich ein Gegenfeld zu dem den Elektronenstrom treibenden äußeren Feld aufbaut, das seinerseits so lange anwächst, bis sich das äußere Feld und das Gegenfeld gerade kompensieren und der Elektronenstrom zum Erliegen kommt. Die Schalteigenschaften des Dielektrikums resultieren aus der Form und dem Material sowie der Anordnung der Elektroden. 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 mit dem Gasstrom in Kontakt
bringbaren, 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 rohrförmige 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. In der DE 199 31 366 A1 wird ein Plasmaerzeuger zur Plasmabehandlung eines Gasstroms nach dem Prinzip der
dielektrisch-behinderten Entladung offenbart, der eine erste, plattenförmige Elektrode und eine zweite, beispielsweise als Drahtgitter ausgebildete Elektrode aufweist. Die erste und zweite Elektrode sind durch ein plattenförmiges Dielektrikum voneinander getrennt. Die Filamente bilden sich in direkter Umgebung zu den Drähten des Drahtgitters aus und streben dem Dielektrikum zu. Die Länge der Filamente ist nur wenige 1/10 mm lang.
Die DE 100 20 555 A1 offenbart ein Abgasreinigungssystem mit einem Oxidationskatalysator . Das in dem Oxidationskatalysator oxidierte Abgas eines Verbrennungsmotors wird zunächst in ein erstes elektrisches Feld eingebracht. Das erste elektrische Feld arbeitet nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung. Es dient der elektrischen Aufladung von in dem Abgas enthaltenen Rußpartikeln. Die mittels des ersten elektrischen Feldes aufgeladenen Partikel werden anschließend in ein zweites elektrisches Feld eingebracht. Dieses zweite elektrische Feld ist einem weiteren Katalysator zugeordnet. Der Massepol des zweiten elektrischen Feldes kann
beispielsweise aus Metallschaum bestehen. Die DE 197 17 889 C1 offenbart eine Vorrichtung zur
Zersetzung von giftigen Schadstoffen in Abgasen von
Verbrennungsprozessen bei der das Abgas durch mindestens einen nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung arbeitenden Behandlungsraum geleitet wird, wobei eine der beiden Elektroden der Vorrichtung als gasdurchlässige poröse Elektrode ausgebildet ist. In einer koaxialen Ausführung der Vorrichtung wird eine erste Elektrode von einem
Isolationsmaterial als Dielektrikum umgeben. Das Dielektrikum wird wiederum von einer zweiten Elektrode aus dem porösen Material umgeben, wobei die zweite Elektrode als
Gegenelektrode dient. Durch Abstandshalter, wird ein Behandlungsraum zwischen den beiden Elektroden fixiert. In dem Behandlungsraum erfolgt die eigentliche Plasmabehandlung des Abgases. Schließlich schließt ein Gehäuse die Vorrichtung mit einem Gasraum zur Aufnahme und Verteilung des Abgases ein. Die Zufuhr des Abgases erfolgt über den Gasraum durch einen Gaseinlass. Das Gas strömt dann durch die poröse
Elektrode in den Behandlungsraum zwischen den beiden
Elektroden, wo die Plasmabehandlung erfolgt. Die poröse
Elektrode dient insbesondere der Beruhigung des Abgasstroms.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen kompakten Plasmaerzeuger zu schaffen, bei dem ein größerer Teil des Gasstroms unmittelbar dem Plasma ausgesetzt wird. Des Weiteren soll auf einfache Art und Weise die Wirksamkeit der Plasmaerzeugung durch den Plasmaerzeuger aufrechterhalten werden können.
Die Aufgabe wird bei einem Plasmaerzeuger der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die zweite mit dem
Gasstrom in Kontakt bringbare Elektrode aus offenporigem Metallschaum besteht, dass das Dielektrikum eine der beiden Elektroden umgibt und auf der Mantelfläche des Dielektrikums die andere der beiden Elektroden angeordnet ist und sowohl die erste als auch die zweite Elektrode ohne Ausbildung eines Luftspaltes an der Oberfläche des Dielektrikums anliegen.
Metallschaum ist ein poröser Schaum aus metallischen
Werkstoffen, der eine gegenüber dem Vollmaterial durch die Poren bedingte geringere Dichte besitzt, jedoch eine hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit aufweist. Der
insbesondere feinporige Metallschaum verwirbelt den mit der plasmaerzeugenden zweiten Elektrode in Kontakt bringbaren Gasstrom. Die Verwirbelung führt zu einem mehrfachen Kontakt des Gasstroms mit dem Plasma, so dass ein größerer Teil des Gasstroms unmittelbar dem Plasma augesetzt wird. Die Poren des Metallschaums vergrößern zudem die wirksame Fläche der zweiten Elektrode, die mit dem Gasstrom m Kontakt gelangt. Die unmittelbare Einwirkung des Plasmas auf den Gasstrom wird weiter dadurch verbessert, dass der Metallschaum offenporig ist. Der Gasstrom wird nicht nur - wie dies bei einem
geschlossenporigen Metallschaum der Fall ist - durch die Oberfläche des Metallschaums verwirbelt, sondern lässt sich darüber hinaus durch den offenporigen Metallschaum selbst hindurch führen, wo der Gasstrom in innigem Kontakt zu dem Plasma gelangt. Des weiteren lassen sich mit Hilfe des offenporigen Metallschaums bei unveränderten
Elektrodenabmessungen größere Gasvolumenströme unmittelbar mit dem Plasma in Kontakt bringen.
Eine kompakte Anordnung ergibt sich dadurch, dass das
Dielektrikum eine der beiden Elektroden umgibt und auf der Mantelfläche des Dielektrikums die andere der beiden
Elektroden angeordnet ist. Das Dielektrikum kann entweder die erste Elektrode oder die zweite aus Metallschaum bestehende Elektrode umgeben. Sowohl die erste als auch die zweite
Elektrode liegen ohne Ausbildung eines Luftspaltes an der Oberfläche des Dielektrikums an.
In bevorzugter Aus führungs form der Erfindung besteht der Metallschaum überwiegend aus elektrisch gut leitenden
Metallen, insbesondere Kupfer oder Aluminium oder deren
Legierungen. Zusätzlich kann der Metallschaum Stabilisatoren enthalten. Für Aluminiumlegierungen werden zur Stabilisierung etwa 10 bis 20 Vol.-% Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid zugegeben .
Zur Herstellung von Metallschäumen wird Metallpulver und ein Metallhydrid miteinander vermischt und beispielsweise durch Heißpressen zu einem Vormaterial verdichtet. Das Vormaterial wird auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls erhitzt, wobei das freigesetzte Gas das Gemisch aufschäumt. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines Metallschaums besteht beispielsweise darin, Gas in eine
Metallschmelze einzublasen, die zuvor durch Zugabe fester Bestandteile schäumbar gemacht wurde.
Die erste Elektrode kann ebenfalls aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen elektrisch gut leitfähigen Material bestehen.
Das Dielektrikum besteht vorzugsweise aus Glas, Keramik oder Kunststoff .
In konstruktiv vorteilhafter Anordnung ist mindestens eine der beiden Elektroden rohrförmig ausgebildet. Sofern die zweite aus Metallschaum bestehende Elektrode rohrförmig ausgebildet ist und von dem insbesondere rohrförmigen
Dielektrikum umgeben wird, kann sie zugleich als Strömungsweg für den Gasstrom genutzt werden. Sofern auch die weitere, auf der Mantelfläche angeordnete Elektrode das Dielektrikum umgibt, insbesondere rohrförmig ausgebildet ist, steht eine größtmögliche Fläche für die dielektrisch behinderte
Entladung zwischen den beiden Elektroden zur Verfügung. Im letzt genannten Fall ergibt sich ein der herkömmlichen
Siemens-Röhre vergleichbarer Aufbau, bei dem die beiden
Elektroden und das trennende Dielektrikum in zylindrischen, vorzugsweise kreiszylindrischen Lagen angeordnet sind.
In einer weiteren, bevorzugten Aus führungs form der Erfindung ist eine von dem Dielektrikum umgebene stabförmige Elektrode in einer Höhlung in dem lang gestreckten Dielektrikum
angeordnet. Die Höhlung kann nach Art eines Sacklochs oder als Durchgang in dem Dielektrikum ausgestaltet sein. Die Elektrode wird formschlüssig in der Höhlung aufgenommen oder in eine dielektrische Vergussmasse in der Höhlung
eingebettet. Eine derartige, möglichst spaltfreie Aufnahme der ersten Elektrode in der Höhlung bewirkt, dass das Plasma ausschließlich an der aus Metallschaum bestehenden, auf der Mantelfläche des Dielektrikums angeordneten Elektrode
gezündet wird.
Um die durch den Kontakt mit dem Gasstrom verschmutzende Elektrode aus Metallschaum einfach auswechseln zu können, ist diese Elektrode in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung lösbar mit dem Dielektrikum verbunden. Zur lösbaren
Verbindung kann die aus Metallschaum bestehende Elektrode längsverschieblich auf einem zylindrischen Dielektrikum angeordnet und von diesem abstreifbar sein.
Um beim Aufschieben der aus Metallschaum bestehenden
Elektrode auf das Dielektrikum automatisch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Elektrode und der
Spannungsquelle zum Betrieb des Plasmaerzeugers herzustellen, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf der Mantelfläche des Dielektrikums ein Kontaktelement
angeordnet sein, das an der auf das Dielektrikum
aufgeschobenen Elektrode aus Metallschaum, vorzugsweise an deren Stirnseite, zur Anlage gelangt.
Um größere Gasvolumenströme der Plasmabehandlung auszusetzen, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung mindestens ein
Plasmaerzeuger in einem Reaktionsraum mit einem Ein- und einem Auslass für den Gasstrom angeordnet, wobei der Gasstrom durch den Reaktionsraum von dem Einlass zu dem Auslass führbar ist.
Abhängig von der Größe jedes Plasmaerzeugers sowie des
Reaktionsraumes können zur möglichst vollständigen
Plasmabehandlung des Gasstroms mehrere Plasmaerzeuger in Strömungsrichtung hintereinander oder parallel zueinander in dem Reaktionsraum angeordnet sein.
Vorzugsweise wird der mindestens eine Plasmaerzeuger derart in dem Reaktionsraum angeordnet, dass der gesamte Gasstrom zwischen Em- und Auslass ausschließlich durch die aus
Metallschaum bestehende (n) offenporige (n) Elektrode (n) hindurch führbar ist. Konstruktiv kann diese Anordnung beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der
Querschnitt des Reaktionsraums vollständig durch die auf der Mantelfläche des Dielektrikums angeordnete Elektrode aus Metallschaum, das Dielektrikum und die erste Elektrode ausgefüllt ist.
Eine andere Möglichkeit zur ausschließlichen Führung des Gasstroms durch die aus offenporigem Metallschaum bestehende Elektrode (n) besteht darin, dass in dem Reaktionsraum
Führungsmittel für den Gasstrom angeordnet sind, die den Gasstrom in Richtung der Elektrode (n) aus Metallschaum lenken .
Die aus Metallschaum bestehende Elektrode kann beispielsweise als zylindrische oder hohlzylindrische Elektrode ausgeführt sein. Die Führungsmittel lenken den Gasstrom von dem Einlass ausschließlich in Richtung der vorzugsweise kreisringförmigen Stirnfläche der hohlzylindrischen bzw. kreisförmigen
Stirnfläche der zylindrischen Elektrode aus Metallschaum. Als Führungsmittel für den Gasstrom zu der hohlzylindrischen Elektrode kommt beispielsweise ein Kegel in Betracht, dessen Grundfläche der von dem Kreisring eingeschlossenen Fläche der hohlzylindrischen Elektrode entspricht. Der Kegel verschließt mit seiner Grundfläche die von dem Kreisring eingeschlossene Fläche der Elektrode und verhindert eine Durchströmung der Elektrode durch deren Höhlung. Die Spitze des Kegels weist vorzugsweise in Richtung des Einlasses der Reaktionskammer. Der die zylindrische oder hohlzylindrische Elektrode aus Metallschaum aufweisende, lang gestreckte Plasmaerzeuger ist vorzugsweise in Strömungsrichtung des Gasstromes in dem
Reaktionsraum ausgerichtet. Ein derartiger lang gestreckter Plasmaerzeuger ist entweder querschnittsfüllend oder mehrere derartiger Plasmaerzeuger sind in Strömungsrichtung parallel zueinander in dem
Reaktionsraum angeordnet.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann der mindestens eine ringförmige Plasmaerzeuger jedoch auch quer zur Strömungsrichtung des Gasstroms in dem Reaktionsraum ausgerichtet sein. Vorzugsweise befinden sich mehrere
Plasmaerzeuger quer zur und in Strömungsrichtung
hintereinander in dem Reaktionsraum, so dass der gesamte Gasstrom zwischen Ein- und Auslass des Reaktionsraums mehrfach einer Plasmaanregung ausgesetzt ist.
Nachfolgend wird der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Darstellung eines mehrlagigen, nicht zur
Erfindung gehörigen Plasmaerzeugers,
Figur 2a einen Querschnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, langgestreckten Plasmaerzeugers sowie
Figur 2b einen Längsschnitt durch den Plasmaerzeuger nach
Figur 2a, einen Längsschnitt durch einen langgestreckten Plasmaerzeuger mit einer lösbar angeordneten Elektrode,
Figur 3b den Plasmaerzeuger nach Figur 3a beim Aufschieben der lösbaren Elektrode,
Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Plasmaerzeugers mit einer stabförmigen zylindrischen Elektrode aus
Metallschäum,
Figur 5 einen Reaktionsraum mit einem darin
querschnittsfüllend angeordneten Plasmaerzeuger,
Figur 6 einen rohrförmigen Reaktionsraum mit einem in
Strömungsrichtung des Gasstromes in dem Reaktionsraum ausgerichteten Plasmaerzeuger,
Figur 7 ein rohrförmiger Reaktionsraum mit mehreren
konzentrisch zu dessen Längsachse in Strömungsrichtung angeordneten Plasmaerzeugern sowie
Figur 8 einen rohrförmigen Reaktionsraum mit mehreren
quer zu dessen Längsachse angeordneten Plasmaerzeugern . Der Plasmaerzeuger (1) nach Figur 1 besteht aus einer ersten, als Platte ausgestalteten Elektrode (2), die an einer
Oberfläche eines ebenfalls plattenförmigen Dielektrikums (3) anliegt. Durch das Dielektrikum (3) getrennt, liegt an dessen gegenüberliegender Oberfläche eine zweite, mit einem Gasstrom (4) in Kontakt bringbare Elektrode (5) aus Metallschaum an. Über elektrische Leitungen (6a, b) sind die erste und zweite Elektrode (2, 5) mit einer Spannungsquelle (7) verbunden. Die Leitung (6b), die mit der zweiten aus Metallschaum
bestehenden Elektrode (5) verbunden ist, liegt auf
Erdpotential.
Die erste und zweite Elektrode (2, 5) sind gegen die
Spannungsquelle (7) geschaltet, die eine Wechselspannung oder gepulste Gleichspannung zwischen 1 kV bis 20 kV in einem Frequenzbereich von 50 Hz bis 500 kHz erzeugt. Der die zweite Elektrode (5) bildende Metallschaum ist offenporig und besteht aus einem elektrisch gut leitenden Material, wie insbesondere Kupfer oder Aluminium. Das plattenförmige Dielektrikum (3) kann aus Keramik, Glas oder auch isolierendem Kunststoff gefertigt sein.
Der Gasstrom (4) wird durch die aus Metallschaum bestehende Elektrode (5) in Richtung des in Figur 1 angedeuteten Pfeils hindurchgeführt und dabei intensiv dem in dem Metallschaum erzeugten Plasma ausgesetzt. Das Gas wird durch die Porosität des Metallschaums an dessen Oberfläche und im Inneren der Elektrode verwirbelt, wodurch ein mehrfacher Plasmakontakt erreicht wird. Figuren 2 a, b zeigen einen erfindungsgemäßen langgestreckten Plasmaerzeuger (1) dessen erste Elektrode (2) stabförmig ausgestaltet ist. Eine Höhlung in dem langgestreckten
Dielektrikum (3) nimmt die stabförmige Elektrode (2)
formschlüssig bzw. möglichst spaltfrei auf. An der in Figur 2 b dargestellten linken Stirnseite des Dielektrikums (3) ragt die erste Elektrode (2) aus dem Dielektrikum heraus. Dieser Abschnitt ist über die Leitung (6a) mit der Spannungsquelle (7) verbunden. Die Leitung (6b) verbindet die Spannungsquelle (7) mit der zweiten, aus Metallschaum bestehenden Elektrode (5), die das Dielektrikum (3) vollständig umgibt. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel weist die lang gestreckte Elektrode (5) aus Metallschaum einen rechteckigen Querschnitt auf. Die bevorzugte Strömungsrichtung des Gasstroms (4) verläuft quer zur Längsachse (8) des langgestreckten
Plasmaerzeugers (1), wie dies insbesondere aus Figur 2b erkennbar ist.
Figur 3a zeigt eine Variante des Plasmaerzeugers nach Figuren 2 a, b, bei der die zweite aus Metallschaum bestehende
Elektrode (5) lösbar mit dem Dielektrikum (3) verbunden ist. Nach einer gewissen Betriebsdauer verschmutzt der Metallschaum in Folge von Verunreinigungen durch den Gasstrom
(4) . Um die Elektrode (5) aus Metallschaum einfach
austauschen zu können, ist diese auf das hohlzylindrische, im Querschnitt kreisringförmige Dielektrikum (3) lediglich aufgeschoben. Hierzu weist die aus Metallschaum bestehende Elektrode (5) eine kreiszylindrische Höhlung auf, die das Dielektrikum (3) formschlüssig und praktisch spielfrei aufnimmt. Auf der Mantelfläche des Dielektrikums (3) ist endseitig ein Kontaktelement (10), insbesondere in Form eines Kontaktringes, form- oder stoffflüssig angeordnet. Die
Kontaktfläche (11) des Kontaktringes gelangt beim Aufschieben der Elektrode (5) aus Metallschaum in Kontakt mit deren stirnseitiger Kontaktfläche (12) . Die Schubrichtung (14) ist mit einem Pfeil in Figur 3 b angedeutet.
Figur 4 zeigt eine dritte Aus führungs form des Plasmaerzeugers
(1) bei der abweichend zu Figur 3 nicht die erste Elektrode
(2) , sondern die zweite aus Metallschaum bestehende Elektrode
(5) stabförmig ausgebildet ist. Die lang gestreckte
stabförmige Elektrode (5) wird praktisch spaltfrei von dem hohlzylindrischen, im Querschnitt kreisringförmigen
Dielektrikum (3) umgeben. In Richtung der senkrecht zur
Bildebene verlaufenden Längsachse des Dielektrikums (3) ist im dargestellten Ausführungsbeispiel auf dessen Oberseite die erste lang gestreckte Elektrode (2) angeordnet, die das
Dielektrikum (3) jedoch nicht umgibt, sondern lediglich dessen Mantel längs eines Streifens bedeckt. Über die Länge der ersten Elektrode (2) wird getrennt durch das Dielektrikum
(3) innerhalb der zweiten aus Metallschaum bestehenden
Elektrode (5) das Plasma gezündet. Der Gasstrom (4) wird in Richtung der Längsachse durch die Elektrode (5) aus
Metallschaum hindurchgeführt.
Um zuverlässig die Zündung des Plasmas an der aus
Metallschaum bestehenden Elektrode (5) zu bewirken, ist die erste Elektrode (2) vorzugsweise gegen die Umgebungsluft abgedichtet, beispielsweise indem diese in das Dielektrikum eingebettet wird. Die Erdung einer der Leitungen (6a, b) bewirkt, dass die mit dieser Leitung verbundene Elektrode berührsicher ist. Vorzugsweise wird diejenige Leitung (6a, b) geerdet, die im Betrieb des Plasmaerzeugers berührt werden kann .
Figur 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Reaktionsraumes (15), der beispielsweise als Rohr
ausgestaltet ist. Der Reaktionsraum (15) weist an einer
Stirnseite des Rohres einen Einlass (16) und an der
gegenüberliegenden Stirnseite einen Auslass (17) auf. Der Gasstrom (4) wird durch den Reaktionsraum (15) von dem
Einlass (16) zu dem Auslass (17) geführt. In dem
Reaktionsraum (15) ist ein entsprechend Figur 2 aufgebauter Plasmaerzeuger (1) wie folgt angeordnet:
Die erste, stabförmige Elektrode (2) ist quer zur
Strömungsrichtung bzw. Längsachse (8) in dem Reaktionsraum (15) angeordnet und wird von dem hohlzylindrischen
Dielektrikum (3) umgeben. Die auf der Mantelfläche des
Dielektrikums (3) angeordnete Elektrode (5) aus Metallschaum füllt den Querschnitt des rohrförmigen Reaktionsraums (15) im dargestellten Ausführungsbeispiel über dessen gesamte Länge aus. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass der Querschnitt des Reaktionsraumes (15) lediglich über eine Teillänge von der aus Metallschaum bestehenden Elektrode (5) ausgefüllt wird. Durch diese querschnittsfüllende Anordnung des
Plasmaerzeugers (1) in dem Reaktionsraum (15) wird
gewährleistet, dass der gesamte Gasstrom (4) zwischen Ein- und Auslass (16, 17) ausschließlich durch die aus
Metallschaum bestehende Elektrode (5) hindurchgeführt und mehrfach aufgrund von Verwirbelungen (18) dem in dem
Metallschaum erzeugten Plasma (13) ausgesetzt wird. Da die zweite Elektrode (5) die erste stabförmige Elektrode (2) allseitig umgibt, wird das Plasma (13) über den gesamten Umfang des Dielektrikums (3) erzeugt.
Figur 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines als Rohr ausgestalteten Reaktionsraumes (15) mit einem Einlass (16) und einem Auslass (17) . In geringem Abstand in
Strömungsrichtung hinter dem Einlass (16) ist der
Plasmaerzeuger auf einem in den Reaktionsraum (15) ragenden Abschnitt eines Tragrohrs (19) angeordnet. Der Plasmaerzeuger besteht aus der im Querschnitt ringförmigen, langgestreckten Elektrode (5) aus Metallschaum. Das rohrförmige Dielektrikum (3) trennt die Elektrode (5) aus Metallschaum von der ersten auf der Mantelfläche des Dielektrikums angeordneten Elektrode (2), die das Dielektrikum (3) umgibt. Beide Elektroden (2,5) sowie das Dielektrikum (3) erstrecken sich entlang des gesamten, in den Reaktionsraum (15) hineinragenden Abschnitts des Tragrohres (19) . An der in Richtung des Einlasses (16) weisenden Stirnseite des Tragrohrs (19) ist ein kegelförmiges Führungsmittel (20) angeordnet. Das Führungsmittel (20) verschließt stirnseitig den Durchflussquerschnitt durch das Tragrohr (19) in Richtung des Auslasses (17) . Der Gasstrom wird durch das Führungsmittel (20) ausschließlich in Richtung der ringförmigen Stirnseite (21) der aus Metallschaum
bestehenden Elektrode (5) geleitet. Über den Umfang des
Führungsrohrs (19) sind in Längsrichtung (8) versetzt mehrere Durchtrittsöffnungen (23) angeordnet, über die der dem Plasma ausgesetzte Gasstrom in das Tragrohr (19) gelangt und von dort aus zum Auslass (17) des Reaktionsraumes (15) . Die
Strömungsrichtung (22) des Gasstroms (4) innerhalb des
Reaktionsraums (15) wird durch die punktierte Linie
angedeutet .
Figur 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines als Rohr ausgestalteten Reaktionsraumes (15) mit einem Einlass (16) und einem Auslass (17) . Am Ein- und Auslass (16, 17) ist jeweils ein Flansch (27, 28) angeordnet, um den Reaktionsraum (15) über einen Schlauch oder eine Rohrleitung in einen
Gasstrom (4) einbinden zu können.
Konzentrisch zur Längsachse (8) des Reaktionsraums (15) sind mehrere stabförmige erste Elektroden (2) angeordnet, die von dem Dielektrikum (3) umgeben werden. Lediglich ein
Kontaktbereich (24) der ersten Elektroden (2) zum Anschluss der Leitungen (6a) ragt aus dem Dielektrikum (3) heraus.
Die Elektroden (2) sowie das Dielektrikum (3) sind in
Durchtrittsöffnungen einer ringförmigen Aufnahme (25) parallel zur Längsachse (8) gehaltert. In der ringförmigen Aufnahme (25) sind die Kontaktbereiche (24) luftdicht
eingeschlossen und mit den Leitungen (6a) mit der
Spannungsquelle (7) verbunden. Die Aufnahme (25) stützt sich in radialer Richtung an der Außenwand des Tragrohrs (19) ab. In einem Abschnitt (26), der sich von der Aufnahme (25) in Richtung des Einlasses (16) erstreckt, ist die zweite
Elektrode (5) aus Metallschaum angeordnet. Die Elektrode (5) aus Metallschaum füllt den Ringraum zwischen dem Tragrohr (19) und der Innenwand des Reaktionsraums (15) aus. Das
Tragrohr (19) weist in dem Abschnitt (26) mehrere gleichmäßig über dessen Umfang verteilte Längsöffnungen (23) auf, über die der dem Plasma ausgesetzte Gasstrom in das Tragrohr (19) gelangt. Die Strömungsrichtung (22) des Gasstroms (4) innerhalb des Reaktionsraums (15) ist in Figur 7 mit Pfeilen angedeutet. Stirnseitig ist ein Führungsmittel (20) für den Gasstrom (4) als integraler Bestandteil des Tragrohrs (19) ausgeführt. Das Führungsmittel (20) dient auch hier dem
Zweck, den Gasstrom (4) in Richtung der ringförmigen
Stirnseite (21) der zweiten Elektrode (5) aus Metallschaum zu lenken. Die aus Metallschaum bestehende Elektrode (5) ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgeführt; selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung mehrere lang gestreckte Plasmaerzeuger mit unabhängigen Elektroden aus Metallschaum parallel zur Längsachse (8) in dem
Reaktionsraum anzuordnen. Figur 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel mit einem rohrförmigen Reaktionsraum (15), in dem fünf ringförmige Elektroden (5) aus Metallschaum angeordnet sind. Die
ringförmigen Elektroden (5) aus Metallschaum sind parallel zueinander und in Richtung der Längsachse (8) des
Reaktionsraums vom Einlass (16) zum Auslass (17)
hintereinander angeordnet. Mit der Außenseite liegen die Ringe an dem rohrförmigen Dielektrikum (3) an, das zugleich den Reaktionsraum (15) nach außen begrenzt. Jede Elektrode
(5) aus Metallschaum wird an der Außenseite des Dielektrikums
(3) von einer etwa gleich breiten, ringförmigen ersten
Elektrode (2) umgeben. Die ringförmigen Elektroden (5) aus Metallschaum sind in einen treppenförmigen Absatz (30) eines Tragelementes (29) eingebettet. Der Absatz (30) befindet sich in
Strömungsrichtung an der vorderen Seite des Tragelementes (29) . In Richtung des Einlasses (16) ist jedes Tragelement (29) konisch ausgebildet. Zwischen dem Tragelement (29) und der Innenfläche des rohrförmigen Dielektrikums (3) wird ein ringförmiger Strömungsweg ausgebildet, über den der Gasstrom
(4) zu der in Strömungsrichtung jeweils nachgeordneten
Elektrode (5) aus Metallschaum gelangt. Wie deutlich aus der Vergrößerung in Figur 8 erkennbar, kommt es in den Elektroden
(5) aus Metallschaum jeweils zu einer Verwirbelung (18) und damit einem intensiven Kontakt des Gasstroms (4) mit dem Plasma, bevor dieser in Strömungsrichtung (22) zur nächsten ringförmigen Elektrode (5) aus Metallschaum gelangt.
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Claims

Patentansprüche :
1. Plasmaerzeuger zur Plasmabehandlung eines Gasstroms nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung, der eine erste Elektrode und eine zweite mit dem Gasstrom in Kontakt bringbare Elektrode aufweist, die durch ein
Dielektrikum voneinander getrennt sind, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite mit dem Gasstrom in
Kontakt bringbare Elektrode (5) aus offenporigem
Metallschaum besteht, dass das Dielektrikum (3) eine der beiden Elektroden (2,5) umgibt und auf der Mantelfläche des Dielektrikums (3) die andere der beiden Elektroden (2,5) angeordnet ist und sowohl die erste als auch die zweite Elektrode (2, 5) ohne Ausbildung eines Luftspaltes an der Oberfläche des Dielektrikums anliegen.
2. Plasmaerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum Kupfer oder eine Kupferlegierung umfasst .
Plasmaerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum Aluminium oder eine
Aluminiumlegierung umfasst.
4. Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Mantelfläche des
Dielektrikums (3) angeordnete Elektrode (2,5) das
Dielektrikum umgibt.
5. Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden
Elektroden (2,5) rohrförmig ausgebildet ist.
6. Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Dielektrikum (3) umgebene Elektrode (2,5) stabförmig und in einer Höhlung des langgestreckten Dielektrikums (3) angeordnet ist.
7. Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite aus Metallschaum
bestehende Elektrode (5) lösbar mit dem Dielektrikum (3) verbunden ist.
8. Plasmaerzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Mantelfläche des Dielektrikums (3) ein elektrisches Kontaktelement (10) angeordnet ist, das an der das Dielektrikum (3) umgebenden Elektrode (5) aus Metallschaum zur Anlage bringbar ist.
9. Anordnung umfassend mindestens einen Plasmaerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das der mindestens eine Plasmaerzeuger (1) in einem
Reaktionsraum (15) mit einem Ein- und einem Auslass (16, 17) für den Gasstrom (4) angeordnet ist, wobei der
Gasstrom (4) in einer Strömungsrichtung durch den
Reaktionsraum (15) von dem Einlass (16) zu dem Auslass (16) führbar ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, das der mindestens eine Plasmaerzeuger (1) derart in dem Reaktionsraum (15) angeordnet ist, dass der gesamte Gasstrom (4) zwischen dem Ein- und Auslass (16, 17) ausschließlich durch die aus Metallschaum bestehende Elektrode (5) hindurchführbar ist.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die auf der Mantelfläche des
Dielektrikums (3) angeordnete Elektrode (5) aus
Metallschaum eines Plasmaerzeugers (1) den
Strömungsquerschnitt des Reaktionsraums (15) ausfüllt.
12. Anordnung nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder lang gestreckte
Plasmaerzeuger (1) in Strömungsrichtung des Gasstroms (4) ausgerichtet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Plasmaerzeuger (1 ringförmig ausgestaltet und quer zur Strömungsrichtung des Gasstroms (4) ausgerichtet ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass in dem Reaktionsraum (15)
Führungsmittel (20) für den Gasstrom (4) angeordnet sind, die den Gasstrom (4) in Richtung der Elektrode (n) (5) aus Metallschaum lenken.
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