WO2014191012A1 - Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material Download PDF

Info

Publication number
WO2014191012A1
WO2014191012A1 PCT/EP2013/060855 EP2013060855W WO2014191012A1 WO 2014191012 A1 WO2014191012 A1 WO 2014191012A1 EP 2013060855 W EP2013060855 W EP 2013060855W WO 2014191012 A1 WO2014191012 A1 WO 2014191012A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wire
electrode
tube section
nozzle
plasma
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/060855
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Buske
Martin Schmidt
Original Assignee
Plasmatreat Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plasmatreat Gmbh filed Critical Plasmatreat Gmbh
Priority to PCT/EP2013/060855 priority Critical patent/WO2014191012A1/de
Publication of WO2014191012A1 publication Critical patent/WO2014191012A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • H05H1/2443—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
    • H05H1/246—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube the plasma being activated using external 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
    • H05H2240/00—Testing
    • H05H2240/10—Testing at atmospheric pressure

Definitions

  • the invention relates to a device for treating a wire of conductive material, with a plasma nozzle for generating an atmospheric plasma jet, wherein within the plasma nozzle, a discharge space is formed with a nozzle opening to the outlet of the plasma jet and wherein formed between an inlet opening of the plasma nozzle and the nozzle opening a channel is, through which the wire to be treated can be passed. Furthermore, the invention relates to a
  • a method of treating a conductive material wire using such a device is a method of treating a conductive material wire using such a device. Moreover, the invention relates to another
  • wire speeds are generally understood to mean the speed with which the wire is moved through the cleaning device, i. the wire length that can be handled per unit of time.
  • the present invention has the object to provide an apparatus and a method for treating a wire made of conductive material, in which a homogeneous and efficient treatment, in particular cleaning, activation, passivation or possibly additional coating of the wire and in particular higher
  • arcs and filaments which are also referred to as streamer, can not or at least not in a certain section of the discharge space to roll over the wire.
  • streamer arcs and filaments
  • the wire can be introduced in this way directly into the atmospheric plasma jet, so that this can be done by a homogeneous and effective cleaning of the wire.
  • the tube portion may be arranged so that the channel is electrically insulated from the discharge space. Thereby, the entrance or exit of discharge filaments on the wire over the entire discharge space can be prevented.
  • the tube section may already end at a certain distance in front of the nozzle opening, so that in this section of the discharge space
  • Discharges in the form of filaments and arcs can reach the wire.
  • the plasma jet can already be partially formed by the discharges in this section of the discharge space.
  • the flashover of the discharges on the wire in the non-insulated portion of the discharge space can provide an additional cleaning effect.
  • the guidance of the wire through the channel out of the nozzle opening has the advantage that the wire can be guided along the main propagation direction of the plasma jet.
  • the plasma jet can act on a longer path and thus more intensively on the wire and thus effectively treat it, in particular clean it. It was found that way
  • Wire speeds of up to 400 m / min. can be achieved.
  • a plasma nozzle for generating an atmospheric plasma jet is first understood any plasma nozzle with which an atmospheric plasma jet can be generated.
  • the discharge space is understood to mean the cavity within the plasma nozzle in which the electrical discharges for generating the plasma jet predominantly form during operation of the plasma nozzle.
  • the electrical discharges may in particular be arcs or electrical filaments, for example between electrodes provided in the plasma nozzle.
  • the plasma nozzle is preferably flowed through by a working gas, for example air, nitrogen or forming gas, which interacts with the discharges in the discharge space and thereby allows a reactive, atmospheric plasma jet to emerge from the nozzle opening.
  • Reactive or inert working gases can generally be used as working gases. By choosing a particular reactive working gas, a special
  • Treatment of the wire can be achieved, for example, a special one
  • the tube section may comprise an entire tube.
  • the tube portion may be part of a longer tube that also extends outside of the discharge space, for example beyond the nozzle opening.
  • the channel is at least partially electrically insulated from the discharge space, it is understood that discharges from the discharge space, or from the isolated portion of the discharge space, not or at most isolated in the region of the channel and thus on can get the wire.
  • the channel is from
  • Tubular section is particularly suitable because it has on the one hand a sufficiently high resistivity and a high dielectric strength, so that a reliable electrical insulation between the discharge space and the channel can be done.
  • Ceramics are very heat resistant, so they withstand the high temperatures in the
  • Discharge space can occur, can withstand.
  • the service life of the tube section and thus of the entire device can be improved by providing a gas supply for introducing a gas into the channel in the region of the inlet opening. In this way, a cooling of the tube section is possible to its
  • an inert gas in particular argon is used as the gas, since in this way a disturbance of the plasma jet by the at the other end of the gas
  • Tube section escaping gas can be minimized.
  • the plasma nozzle has a first electrode and a second electrode, between which through
  • Discharge in particular in the form of discharge filaments, causes that interact with the gas flowing through the discharge space and thereby form a plasma jet, which emerges from the plasma nozzle. Thereby, a plasma jet with high reactivity and low temperature, in particular below 1000 ° C, can be generated.
  • the discharges are due to the flowing working gas in the direction of Deflected nozzle opening and in particular channeled so that they give the visual impression of a quasi-stationary arc.
  • the high-frequency high voltage preferably has a voltage in the range of 1 to 50 kV, in particular 1 to 15 kV, and a frequency of 1 to 100 kHz, in particular 10 to 100 kHz, preferably 10 to 50 kHz.
  • the tube section preferably has an outer diameter of less than 8 mm, preferably less than 4 mm, in particular less than 2 mm.
  • the inner diameter of the tube section is preferably between 0.1 and 7 mm, preferably between 0.3 and 4 mm, in particular between 0.5 and 2 mm. In this way, wires of common diameters, e.g. 0.3 mm thick, treated.
  • Electrode as an outer electrode and the second electrode formed as an inner hollow electrode, wherein the tube section extends through the interior of the second electrode.
  • This electrode arrangement has proven to be favorable for producing a reactive, but still cold atmospheric plasma jet.
  • a precursor feed line for introducing a precursor is provided in the plasma jet.
  • the wire can be coated directly by means of plasma coating. This saves on the one hand an additional step to the subsequent Coating the cleaned wire, on the other hand, reliably prevents re-contamination or oxidation of the wire prior to coating.
  • the wire is activated by the treatment with the atmospheric plasma jet at the surface, so that its wettability increased and thus a more homogeneous and better coating can be achieved.
  • a precursor for example, hexamethyldisiloxane or another precursor for applying a lacquer layer in question.
  • the tube section can also be used as a precursor feed line.
  • the precursor is introduced on the side of the inlet opening into the channel or the tube section, so that an additional supply line is dispensed with.
  • the tube section is designed to be displaceable along its extension direction. In this way, it is possible, the reaction path on which the plasma jet acts on the wire through
  • Tube section adjusted the path of the precursor through the plasma jet to the deposition of the coating on the wire and thereby its
  • Fragmentation degree can be adjusted by interaction with the plasma jet.
  • the precursor can also be introduced only in the region of the plasma jet, for example by means of a laterally mounted nozzle.
  • the above object is further achieved according to the first teaching of the present invention by a method of treating a wire of conductive material using any of the above-described apparatuses wherein the plasma nozzle generates an atmospheric plasma jet and the wire to be treated passes through the channel is guided.
  • the wire to be treated is transported stepwise or continuously through the channel.
  • a gradual transport allows a more intensive treatment of the wire, especially for very strong and stubborn dirt.
  • the continuous transport allows a more even treatment and higher wire speeds.
  • the wire can be continuously transported by a coil
  • An improvement in the cleaning of the wire can be at another
  • Embodiment of the method can be achieved in that the wire is additionally subjected to a voltage, in particular with a high-frequency high voltage. As a result, currents flow through the wire, which heat it due to its resistivity and thus improve the efficiency of the process. By heating the wire to, for example, more than 400 ° C, the removal of the impurities can be supported.
  • a device for treating a wire of conductive material with a pipe section of a dielectric, through which the treating wire is passable and with a on the outside of the
  • Tube section arranged first electrode, wherein the first electrode is connected to a power supply, that the first electrode is acted upon by a first high-frequency high voltage and wherein additional
  • Wire wiring means are provided for energizing the wire so as to produce a dielectrically impeded discharge between the first electrode and the wire.
  • the pipe section from the dielectric prevents the operation of the
  • a plurality of short-lived discharge filaments impinge on the wire, so that its surface is homogeneous and in particular over the entire circumference, i. All sides, treated.
  • the plurality of discharge filaments form, in particular, a plasma around the wire.
  • ionized particles of the plasma and its surroundings in the direction of the wire can be accelerated by the discharge filaments or by the associated electric field, so that in addition to a cleaning sputtering effect.
  • ionized particles of the plasma and its surroundings in the direction of the wire can be accelerated by the discharge filaments or by the associated electric field, so that in addition to a cleaning sputtering effect.
  • Additional wiring means means by which the wire is integrated with the electrode in a circuit, so that a dielectrically impeded discharge can occur.
  • wiring means may be formed such that the wire at least at one point to fixed potential, in particular at ground potential can be laid.
  • the wiring means may be formed so that the wire is electrodeposited to a fixed potential at one location.
  • a guide for the wire placed at a fixed potential, in particular at ground potential is arranged in front of the pipe section as additional wiring means such that the wire can be guided via the guide through the pipe section.
  • the wire is placed at the point where it is guided over the guide to a fixed potential, in particular to ground.
  • a dielectrically impeded discharge can be generated between the first electrode and the wire, since the circuit is closed via the wire and the guide, ie, currents can flow away from the wire via the guide.
  • the wiring means may be configured so that the wire can be laid at a location to a fixed virtual potential, in particular to virtual ground.
  • a virtual potential in particular the virtual mass, is understood to mean that the corresponding location is at the potential, in particular ground potential, although it is itself not directly galvanically connected to the potential, in particular the ground. This can be done for example by a capacitive
  • Voltage dividers can be achieved.
  • a second electrode arranged on the outside of the pipe section and spaced apart from the first electrode in the direction of extension of the pipe section is provided as additional wiring means, the first and second electrodes thus being connected to one another
  • the first electrode can be acted upon by a first high-frequency high voltage and the second electrode with a second, opposite to the first high-frequency high voltage high-frequency high voltage can be acted upon.
  • the wire is wired so that it is at a point at a fixed virtual potential.
  • the first Electrode and the wire has a first capacity and the second electrode and the wire has a second capacity.
  • there is a capacitive voltage divider which causes a fixed virtual potential at one point of the wire through the appropriately selected first and second high-frequency high voltage.
  • a transformer with center tap is provided as power supply, wherein the center tap is at a fixed potential, in particular to ground.
  • Voltage supply connected electrodes can be acted upon in a simple manner with each other in phase opposition high-frequency high voltage. Between the first and the second electrode may be on the outside of the
  • Tube section additionally be provided a discharge barrier, the one
  • the Device may preferably be constructed with respect to the tube section and the first and the second electrode substantially mirror-symmetrical. In this way, the fixed potential point on the wire is substantially in the middle between the two electrodes.
  • the invention further relates to a method for treating a wire of conductive material, in particular using one of the previously described
  • Tube section arranged first electrode with a first high-frequency
  • Methods are particularly easy to be realized in that the wire is connected so that it at least at one point at a fixed potential, in particular on
  • Discharge filaments are closed by the electrode on the wire flowing current, so that a continuous treatment of the wire is possible.
  • a location fixed relative to the wire can be selected, for example one end of the wire.
  • a location relative to the pipe section can be selected, for example within the
  • the wire is galvanically placed at a location to a fixed potential, in particular to ground.
  • the wire is connected at one point directly via an electrical contact with the potential, in particular grounded, and thus is for example safe to ground.
  • this embodiment can be realized in that the wire is guided before entering the pipe section via a conductive guide, which is itself to a fixed potential, in particular ground potential, set.
  • the at least one location is, in particular, a location that is stationary relative to the pipe section.
  • the wire may be at a location at a fixed virtual potential, in particular at virtual ground.
  • a direct electrical connection of the wire with a potential is dispensed with, whereby the implementation of the method is simplified.
  • laying virtual ground is achieved in a preferred embodiment by applying a second high-frequency high voltage to a second high-voltage electrode arranged on the outer side of the tube section and spaced in the direction of extension of the tube section relative to the first electrode, the first and second high-frequency high voltages thus be coordinated with each other, that the wire is at a point on a fixed virtual potential, in particular on virtual ground.
  • a capacitive voltage divider is provided by which a virtual potential can be generated on the wire at one point.
  • the frequencies, amplitudes and / or phases of the first and second high-frequency high voltages can be matched to one another.
  • the first and the second high-frequency high voltage are in opposite phase, in particular, the frequencies and amplitudes of the first and second high-frequency high voltages substantially
  • the high-frequency high voltage or the high-frequency high voltages preferably have a voltage in the range of 1 to 50 kV, in particular 1 to 15 kV, and a frequency of 1 to 100 kHz, in particular 10 to 100 kHz, preferably 10 to 50 kHz.
  • the pipe section preferably has an inner diameter between 0.5 and 30 mm, preferably between 0.5 and 15 mm, in particular between 0.5 and 6 mm. In this way, common wires with common diameters, for example of 0.3 mm thickness, can be treated. Furthermore, the design of the dielectrically impeded discharge is favored by smaller diameters.
  • the wire may be preheated before being passed through the pipe section, in particular to a temperature above 400 ° C in order to intensify the cleaning.
  • the preheating can be done for example by an oven.
  • the heating preferably takes place in an inert environment, for example in an argon environment, in order to prevent oxidation of the wire.
  • 1 shows a first embodiment of the device and the method according to the first teaching of the present invention
  • 2 shows a second embodiment of the device and the method according to the first teaching of the present invention
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram for the device according to FIG. 3,
  • Fig. 5 shows a second embodiment of the device and the method according to the second teaching of the present invention
  • FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram for the device according to FIG. 5.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the apparatus and method according to the first teaching of the present invention.
  • the device 2 has a
  • Plasma nozzle 4 for generating an atmospheric plasma jet 6 on.
  • Plasma nozzle 4 comprises a nozzle tube 8, which has a discharge space 10 within the plasma nozzle 4 with a nozzle opening 12 to the outlet of the plasma jet 6. Furthermore, the plasma nozzle 4 has a wall 14 with an inlet opening 16 and openings 18. Between the inlet opening 16 and the nozzle opening 12, a channel 20 is formed, through which the wire 22 to be treated can be passed.
  • the plasma nozzle 4 further has an inner hollow electrode 24 and an outer electrode 26, which in the present case is formed by the nozzle tube 8. Between the first electrode 24 and the second electrode 26 can by means of a
  • Voltage supply 28 a high-frequency high voltage can be applied.
  • the outer electrode 26 is preferably earthed to ensure the reliability of the plasma nozzle 4.
  • a tube portion 30 surrounding the channel 20 is made of a dielectric, preferably of one
  • High temperature insulator a quartz glass or a ceramic arranged.
  • a high-frequency high voltage is applied between the electrodes 24 and 26, so that it in the discharge space 10 to electrical
  • the tube section 30 extends in FIG. 1 from the inlet opening into the region of the nozzle opening 12.
  • Nozzle opening 12, a In this way, the tube portion 30 is arranged so that the channel 20 is electrically insulated from the discharge space 10. Thus, the impact of discharge filaments on the wire 22 is prevented as a result, so that on the one hand, the wire 22 is not damaged locally and
  • the generation of the plasma jet 6 by the conductive wire 22 is not hindered.
  • the wire 22 comes into contact with the plasma jet 6 at its exit from the tube section 30 and is effectively treated, in particular cleaned, by the tube section 30.
  • the tube section 30 may also end in front of the nozzle opening 12, so that the channel 20 is only partially insulated from the discharge space 10, namely in the region of the then shorter tube section 24.
  • discharges can roll over onto the wire 22 and thus lead to an additional cleaning effect, while the formation of the plasma jet 6 is ensured by the discharges in the isolated portion of the discharge space 10.
  • the arc-like discharge filaments 36 may run close to and heat the surface of the tube portion 30.
  • a gas 38 is made, in particular, for a gas 38 to be introduced into the tube section 30 from the side of the inlet opening 16.
  • Cooling effect can be achieved while the outgoing gas 38 at the other end of the tube section 30, the plasma jet 6 only slightly affected.
  • an outlet pipe 42 can be provided in the region of the nozzle opening 12, by means of which the plasma jet issuing from the nozzle opening 12 is shielded from the environment, for example from air movements. Furthermore, the plasma jet can be channeled in this way, so that it initially concentrated in the region of the wire 22 extends without widening it.
  • the wire 22 can be transported continuously or stepwise in the transport direction represented by the arrow 40 through the channel 20 and the plasma 6. Alternatively, a transport in the opposite direction is possible.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the apparatus and method according to the first teaching of the present invention.
  • the device 62 essentially corresponds to the device 2 shown in FIG. 1. Corresponding to one another
  • the device 62 shown in FIG. 2 has, in the region of the outlet tube 42, a precursor feed line 64 for introducing a precursor 66 into the plasma jet 6.
  • a precursor for example
  • Hexamethyldisiloxan be introduced into the plasma jet 6, so that the wire 22 immediately after its purification by the plasma jet 6 through a Plasma coating can be coated.
  • a required for the winding of coils and transformers paint insulation of the wire 22 can be applied directly to this, without causing a renewed
  • Contamination or oxidation of the wire 22 may come or without an additional, downstream step is necessary.
  • the tube portion 30 may be formed to extend along its length
  • Extension direction 68 is designed to be displaceable. In this way, the distance of the opening of the tube portion 30 relative to the position of the
  • Precursor lead 64 can be varied. This allows, for example, the
  • the tube 30 itself for the supply of the precursor.
  • the separate supply line 64 can be dispensed with.
  • the tube 30 can also be the residence time of the precursor in the plasma jet to the contact with the wire by a displacement of the
  • Fig. 3 shows a first embodiment of the apparatus and method according to the second teaching of the present invention.
  • Fig. 4 shows an associated
  • the device 102 has a pipe section 104 made of a dielectric, preferably a high-temperature insulator, a quartz glass or a ceramic, through which the wire 106 to be treated can be passed.
  • a first electrode 108 and a second electrode 110 are arranged, which in the extension direction 112 of the
  • Tube section 104 are spaced from each other.
  • the first electrode 108 and the second electrode 110 are connected to a power supply 114 with center tap 118, so that the first electrode with a first high-frequency
  • High voltage HV1 and the second electrode with a second high-frequency high voltage HV2 can be acted upon.
  • Power supply 114 is grounded.
  • a discharge barrier 120 made of an insulating material and intended to prevent discharge between the two electrodes on the outside.
  • the device 102 is preferably mirror-symmetrical with respect to the tube section 104 as well as the electrodes 108 and 110, for example to a plane through the discharge barrier 120.
  • the first electrode 108 with the high-frequency high voltage HV1 and the second electrode 110 with the high-frequency high voltage HV2 are applied to the voltage supply 114.
  • the two electrodes 108, 110 to the power supply 114 with grounded center tap is achieved in a simple manner that the high-frequency high voltages HV1 and HV2 are in opposite phase, in particular, they have the same frequencies and amplitudes.
  • HV2 - HV1.
  • Power supply 114 is shown as a medium tap 118 transformer.
  • the capacitances 122 and 124 of substantially equal size.
  • the equivalent circuit represents a capacitive voltage divider, so that at a point 126 of the wire 106 between the two electrodes is a virtual mass.
  • a dielectrically impeded discharge 128 In operation between the first electrode 108 and the wire 106 and between the second electrode 110 and the wire 106, a dielectrically impeded discharge 128.
  • there are two virtually closed circuits namely each of the ground potential at the center tap on one of the coil halves and one of the capacitances to the virtual ground at the point 126.
  • An additional grounding of the wire 106 is dispensable in this way.
  • the currents 130, 132 flowing in the virtual circuits may additionally heat the wire 106 due to its electrical resistance, thereby further assisting the cleaning of the wire.
  • the distance can be set, on which the wire through the currents 130, 132 is heated.
  • the distances can be selected, for example, so that the
  • Wire surface in the region of the device 102 is locally heated to a temperature of about 400 ° C.
  • the dielectrically impeded discharge 128 includes a plurality of
  • Discharge filaments which roll over onto the wire 106. This ensures a homogeneous and all-round treatment of the wire.
  • the discharges can accelerate ionized particles in the direction of the wire 106, so that an additional sputtering effect may occur in which contaminant particles are thrown away by the accelerated particles impinging on the wire.
  • FIG. Fig. 6 shows the associated equivalent circuit diagram.
  • an electrode 208 is arranged with a high-frequency high voltage of a
  • Power supply 210 is applied.
  • the wire 204 is placed in one place to a fixed potential, in particular to ground potential, for example via a trained as a roller, grounded guide 212.
  • the capacitive resistance between The electrode 208 and the wire 204 is shown in the equivalent circuit diagram in FIG. 6 as a capacitor 214.
  • a dielectrically impeded discharge 215 occurs between the electrode 208 and the grounded wire 204 due to the dielectric tube portion 206.
  • the dielectrically impeded discharge 215 closes the circuit via the capacitor 214 so that a current 216 flows in the wire 204. which heats the wire 204 due to its electrical resistance. As a result, an improved cleaning is achieved.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2, 62) zur Behandlung eines Drahts (22) aus leitfähigem Material, mit einer Plasmadüse (4) zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls (6), wobei innerhalb der Plasmadüse (4) ein Entladungsraum (10) mit einer Düsenöffnung (12) zum Auslass des Plasmastrahls (6) ausgebildet ist, wobei zwischen einer Einlassöffnung (16) der Plasmadüse (4) und der Düsenöffnung (12) ein Kanal (20) ausgebildet ist, durch den der zu behandelnde Draht (22) hindurchführbar ist und wobei in der Plasmadüse (4) ein den Kanal (20) umgebender Röhrchenabschnitt (30) aus einem Dielektrikum so angeordnet ist, dass der Kanal (20) gegenüber dem Entladungsraum (10) zumindest abschnittsweise elektrisch isoliert ist sowie ein entsprechendes Verfahren. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material, bei dem der zu behandelnde Draht (106, 204) durch einen Rohrabschnitt (104, 206) aus einem Dielektrikum geführt wird, bei dem eine an der Außenseite des Rohrabschnitts (104, 206) angeordnete erste Elektrode (108, 208) mit einer ersten hochfrequenten Hochspannung (HV, HV1) beaufschlagt wird und bei dem der Draht (106, 204) so beschaltet wird, dass zwischen der ersten Elektrode (108, 208) und dem Draht (106, 204) eine dielektrisch behinderte Entladung erfolgt sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung eines Drahts
aus leitfähigem Material
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material, mit einer Plasmadüse zur Erzeugung eines atmospährischen Plasmastrahls, wobei innerhalb der Plasmadüse ein Entladungsraum mit einer Düsenöffnung zum Auslass des Plasmastrahls ausgebildet ist und wobei zwischen einer Einlassöffnung der Plasmadüse und der Düsenöffnung ein Kanal ausgebildet ist, durch den der zu behandelnde Draht hindurchführbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material unter Verwendung einer solchen Vorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine weitere
Vorrichtung sowie ein weiteres Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material. Die Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material, z.B. Kupfer, erfolgt im Stand der Technik beispielsweise bei der Produktion von mit Isolierlack beschichtetem Draht für Spulen und Transformatoren. Bei der Herstellung des Drahts, zum Beispiel durch Drahtziehen, werden Öle und Schmiermittel eingesetzt, welche fest an der Drahtoberfläche anhaften und diese dadurch verunreinigen. Zur weiteren
Verarbeitung des Drahts, insbesondere zu dessen Beschichtung mit einem Isolierlack, müssen diese Verunreinigungen daher zunächst beseitigt werden.
Im Stand der Technik werden zur Reinigung hauptsächlich mechanische Verfahren eingesetzt, bei denen der Draht durch einen Fließstoff gezogen wird, durch den die Verschmutzungen vom Draht abgerieben werden. Dieses Verfahren ist jedoch nicht besonders effizient und zudem sehr wartungsintensiv, da der Fließstoff einem sehr hohen Verschleiß unterliegt und in der Regel zweimal pro Stunde ausgetauscht werden muss. Weiterhin sind bei diesem Reinigungsvorgang nur geringe
Drahtgeschwindigkeiten erreichbar.
Unter Drahtgeschwindigkeiten wird vorliegend allgemein die Geschwindigkeit verstanden, mit der der Draht durch die Reinigungsvorrichtung bewegt wird, d.h. die Drahtlänge, die pro Zeiteinheit behandelt werden kann.
Weiterhin wurde versucht, den Draht mit heißem Wasserdampf zu reinigen. Diese Methode stellte sich jedoch als wenig zuverlässig heraus.
Aus der EP 0 994 637 A2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein stab- oder
fadenförmiges Material durch eine Plasmadüse mit einer Innen- und einer
Außenelektrode geführt wird und bei dem das Material durch einen Lichtbogen in der Plasmadüse thermisch behandelt und durch das Plasma aktiviert wird. Dieses Verfahren ist für Drähte aus leitfähigem Material jedoch nicht anwendbar, da die Plasmadüse durch den Draht quasi kurzgeschlossen würde, so dass keine homogene und effiziente Behandlung des Drahts möglich wäre.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material zur Verfügung zu stellen, bei denen eine homogene und effiziente Behandlung, insbesondere Reinigung, Aktivierung, Passivierung oder ggf. zusätzliche Beschichtung des Drahts und insbesondere höhere
Drahtgeschwindigkeiten ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass in der Plasmadüse ein den Kanal umgebender Röhrchenabschnitt aus einem Dielektrikum so angeordnet ist, dass der Kanal gegenüber dem Entladungsraum zumindest abschnittsweise elektrisch isoliert ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass Entladungen aus dem Entladungsraum,
insbesondere Lichtbögen und Filamente, die auch als Streamer bezeichnet werden, nicht oder zumindest nicht in einem bestimmten Abschnitt des Entladungsraums auf den Draht überschlagen können. Dadurch wird einerseits eine lokale Beschädigung des Drahts durch den Ein- und Austritt von Entladungen verhindert und andererseits die ungestörte Ausbildung eines Plasmastrahls gewährleistet. Gleichzeitig kann der Draht auf diese Weise unmittelbar in den atmosphärischen Plasmastrahl eingeführt werden, so dass durch diesen eine homogene und effektive Reinigung des Drahts erfolgen kann.
Der Röhrchenabschnitt kann so angeordnet sein, dass der Kanal gegenüber dem Entladungsraum elektrisch isoliert ist. Dadurch kann der Eintritt bzw. Austritt von Entladungsfilamenten auf dem Draht über den gesamten Entladungsraum verhindert werden. Alternativ kann der Röhrchenabschnitt bereits in einem gewissen Abstand vor der Düsenöffnung enden, so dass in diesem Abschnitt des Entladungsraums
Entladungen in Form von Filamenten und Lichtbögen auf den Draht gelangen können. Durch die zumindest abschnittsweise Isolierung des Kanals vom Entladungsraum im Bereich des Röhrchens kann sich der Plasmastrahl durch die Entladungen in diesem Abschnitt des Entladungsraums bereits teilweise ausbilden. Durch die Überschläge der Entladungen auf den Draht im nicht isolierten Abschnitt des Entladungsraums kann ein zusätzlicher Reinigungseffekt erzielt werden.
Die Führung des Drahts durch den Kanal aus der Düsenöffnung heraus hat den Vorteil, dass der Draht entlang der Hauptausbreitungsrichtung des Plasmastrahls durch diesen geführt werden kann. Dadurch kann der Plasmastrahl auf einer längeren Wegstrecke und damit intensiver auf den Draht wirken und diesen damit effektiv behandeln, insbesondere reinigen. Es wurde festgestellt, dass auf diese Weise
Drahtgeschwindigkeiten von bis zu 400 m/Min. erreicht werden können. Unter einer Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls wird zunächst jede Plasmadüse verstanden, mit der ein atmosphärischer Plasmastrahl erzeugt werden kann. Unter dem Entladungsraum wird der Hohlraum innerhalb der Plasmadüse verstanden, in dem sich die elektrischen Entladungen zur Erzeugung des Plasmastrahls im Betrieb der Plasmadüse vorherrschend ausbilden. Bei den elektrischen Entladungen kann es sich insbesondere um Lichtbögen bzw. elektrische Filamente, beispielsweise zwischen in der Plasmadüse vorgesehenen Elektroden, handeln. Die Plasmadüse wird vorzugsweise von einem Arbeitsgas, beispielsweise Luft, Stickstoff oder Formiergas, durchströmt, welches mit den Entladungen im Entladungsraum wechselwirkt und dadurch einen reaktiven, atmosphärischen Plasmastrahl aus der Düsenöffnung austreten lässt.
Als Arbeitsgase können generell reaktive oder inerte Arbeitsgase verwendet werden. Durch die Wahl eines bestimmten reaktiven Arbeitsgases kann eine spezielle
Behandlung des Drahts erreicht werden, beispielsweise eine besondere
Oberflächenaktivierung oder -Passivierung.
Der Röhrchenabschnitt kann ein gesamtes Röhrchen umfassen. Alternativ kann der Röhrchenabschnitt Teil eines längeren Röhrchens sein, dass sich auch außerhalb des Entladungsraums erstreckt, beispielsweise über die Düsenöffnung hinaus. Unter einer Anordnung des Röhrchenabschnitts, bei der der Kanal gegenüber dem Entladungsraum zumindest abschnittsweise elektrisch isoliert ist, wird verstanden, dass Entladungen aus dem Entladungsraum, bzw. aus dem isolierten Abschnitt des Entladungsraums, nicht bzw. höchstens vereinzelt in den Bereich des Kanals und somit auf den Draht gelangen können. Insbesondere wird der Kanal vom
Entladungsraum durch den Röhrchenabschnitt räumlich getrennt. Endet mit dem
Röhrchenabschnitt im Bereich der Düsenöffnung auch das Röhrchen an sich, so kann es in diesem Bereich zwar vereinzelte Überschläge von Entladungen auf den Draht geben, insbesondere wenn sich die Entladungen aus dem Entladungsraum und insbesondere aus der Düsenöffnung heraus erstrecken. Dadurch wird die
Wirkungsweise der Erfindung im Allgemeinen jedoch nur geringfügig beeinträchtigt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem
Dielektrikum um einen Hochtemperatur-Isolator (HT-Isolator), ein Quarzglas oder eine Keramik. Es hat sich herausgestellt, dass dieses Material für den
Röhrchenabschnitt besonders geeignet ist, da es einerseits einen ausreichend hohen spezifischen Widerstand bzw. eine hohe Durchschlagsfestigkeit aufweist, so dass eine zuverlässige elektrische Isolation zwischen dem Entladungsraum und dem Kanal erfolgen kann. Andererseits sind Hochtemperatur-Isolatoren, Quarzglas und
Keramiken sehr hitzebeständig, so dass sie den hohen Temperaturen, die im
Entladungsraum auftreten können, standhalten können.
Die Lebensdauer des Röhrchenabschnitts und damit der gesamten Vorrichtung lässt sich in einer weiteren Ausführungsform dadurch verbessern, dass im Bereich der Einlassöffnung eine Gaszufuhr zum Einleiten eines Gases in den Kanal vorgesehen ist. Auf diese Weise ist eine Kühlung des Röhrchenabschnitts möglich, um dessen
Erwärmung durch die Entladungen im Entladungsraum entgegenzuwirken.
Vorzugsweise wird als Gas ein inertes Gas, insbesondere Argon verwendet, da auf diese Weise eine Störung des Plasmastrahls durch das am anderen Ende des
Röhrchenabschnitts austretende Gas minimiert werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Plasmadüse eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, zwischen denen durch
Beaufschlagung mit einer hochfrequenten Hochspannung im Entladungsraum eine Entladung erzeugt werden kann. Dadurch kann ein atmosphärischer und reaktiver Plasmastrahl erzeugt werden, mit dem eine effektive Reinigung des Drahts möglich ist. Im Betrieb werden durch die angelegte Spannung zwischen den Elektroden
Entladungen, insbesondere in Form von Entladungsfilamenten, bewirkt, die mit dem durch den Entladungsraum strömenden Gas wechselwirken und dadurch einen Plasmastrahl bilden, der aus der Plasmadüse austritt. Dadurch kann ein Plasmstrahl mit hoher Reaktivität und niedriger Temperatur, insbesondere unter 1000 °C, erzeugt werden. Die Entladungen werden durch das strömende Arbeitsgas in Richtung der Düsenöffnung abgelenkt und insbesondere kanalisiert, so dass sie den optischen Eindruck eines quasi stationären Lichtbogens ergeben.
Die hochfrequente Hochspannung weist vorzugsweise eine Spannung im Bereich von 1 bis 50 kV, insbesondere 1 bis 15 kV, und eine Frequenz von 1 bis 100 kHz, insbesondere 10 bis 100 kHz, bevorzugt 10 bis 50 kHz auf.
Der Röhrchenabschnitt weist bevorzugt einen Außendurchmesser von weniger als 8 mm, vorzugweise weniger als 4 mm, insbesondere weniger als 2 mm auf. Dadurch können kompakte Plasmadüsen verwendet werden. Weiterhin wird die Erzeugung des Plasmastrahls durch den Röhrchenabschnitt nur geringfügig beeinträchtigt. Der Innendurchmesser des Röhrchenabschnitts beträgt bevorzugt zwischen 0.1 und 7 mm, vorzugsweise zwischen 0.3 und 4 mm, insbesondere zwischen 0.5 und 2 mm. Auf diese Weise können Drähte mit gängigen Durchmessern, z.B. von 0,3 mm Dicke, behandelt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste
Elektrode als äußere Elektrode und die zweite Elektrode als innere Hohlelektrode ausgebildet, wobei der Röhrchenabschnitt durch das Innere der zweiten Elektrode verläuft. Diese Elektrodenanordnung hat sich als günstig zur Erzeugung eines reaktiven, aber dennoch kalten atmosphärischen Plasmastrahls herausgestellt.
Weiterhin ist insbesondere durch die Anordnung der inneren Hohlelektrode um den Röhrchenabschnitt eine effektive Isolation des Röhrchens und des Kanals gegenüber dem Entladungsraum gewährleistet.
Die Effektivität der Behandlung leitfähiger Drähte kann in einer besonders
bevorzugten Ausführungsform dadurch weiter verbessert werden, dass im Bereich der Düsenöffnung eine Precursorzuleitung zum Einbringen eines Precursors in den Plasmastrahl vorgesehen ist. Auf diese Weise kann der Draht nach der Reinigung durch den Plasmastrahl unmittelbar mittels Plasmabeschichtung beschichtet werden. Dies erspart einerseits einen zusätzlichen Arbeitsschritt zur nachträglichen Beschichtung des gereinigten Drahts, andererseits wird eine erneute Verschmutzung oder Oxidation des Drahts vor der Beschichtung zuverlässig verhindert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Draht durch die Behandlung mit dem atmosphärischen Plasmastrahl an der Oberfläche aktiviert wird, so dass dessen Benetzungsfähigkeit erhöht und damit eine homogenere und bessere Beschichtung erreicht werden kann. Als Precursor kommt beispielsweise Hexamethyldisiloxan oder ein anderer Precursor zum Aufbringen einer Lackschicht in Frage.
Als Precursorzuleitung kann insbesondere auch das Röhrchenabschnitt verwendet werden. Dazu wird der Precursor auf Seiten der Einlassöffnung in den Kanal bzw. den Röhrchenabschnitt eingeführt, so dass eine zusätzliche Zuleitung entbehrlich ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Röhrchenabschnitt entlang seiner Erstreckungsrichtung verschiebbar ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, die Reaktionsstrecke, auf der der Plasmastrahl auf den Draht wirkt, durch
Verschieben des Röhrchenabschnitts zu variieren und dadurch einzustellen. Ist eine Precursorzuleitung vorgesehen, so kann durch das Verschieben des
Röhrchenabschnitts die Wegstrecke des Precursors durch den Plasmastrahl bis zur Deposition der Beschichtung auf dem Draht eingestellt und dadurch dessen
Fragmentierungsgrad durch Wechselwirkung mit dem Plasmastrahl angepasst werden. Daneben kann der Precursor auch erst im Bereich des Plasmastrahls eingebracht werden, beispielsweise durch eine seitlich angebrachte Düse.
Die oben genannte Aufgabe wird gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung weiterhin durch ein Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material unter Verwendung einer der zuvor beschriebenen Vorrichtungen gelöst, bei dem mit der Plasmadüse ein atmosphärischer Plasmastrahl erzeugt wird und bei dem der zu behandelnde Draht durch den Kanal geführt wird.
Wie zuvor für die Vorrichtung ausgeführt, kann auf diese Weise eine homogene und effektive Behandlung, insbesondere Reinigung und/oder Beschichtung des Drahts erreicht werden. Insbesondere sind Transportgeschwindigkeiten des Drahts von bis zum 400 m/Min. erreichbar.
In einer Ausführung des Verfahrens wird der zu behandelnde Draht schrittweise oder kontinuierlich durch den Kanal transportiert. Ein schrittweiser Transport ermöglicht eine intensivere Behandlung des Drahts, insbesondere bei sehr starken und hartnäckigen Verschmutzungen. Der kontinuierliche Transport ermöglicht eine gleichmäßigere Behandlung sowie höhere Drahtgeschwindigkeiten. Beim
kontinuierlichen Transport kann der Draht beispielsweise von einer Spule
abgewickelt durch den Kanal und den Plasmastrahl geführt werden und anschließend wieder auf eine Spule aufgewickelt oder anderweitig weiterverarbeitet werden.
Eine Verbesserung der Reinigung des Drahts kann bei einer weiteren
Ausführungsform des Verfahrens dadurch erreicht werden, dass der Draht zusätzlich mit einer Spannung, insbesondere mit einer hochfrequenten Hochspannung, beaufschlagt wird. Dadurch fließen Ströme durch den Draht, die diesen aufgrund seines spezifischen Widerstands erwärmen und so die Effizienz des Verfahrens verbessern. Durch eine Erwärmung des Drahts auf beispielsweise mehr als 400 °C kann das Ablösen der Verunreinigungen unterstützt werden.
Hinsichtlich weiterer Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird auf die Merkmale der jeweiligen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung verwiesen.
Ebenso wird hinsichtlich weiterer Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung auf die Merkmale der jeweiligen
Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung verwiesen.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material, mit einem Rohrabschnitt aus einem Dielektrikum, durch den der zu behandelnde Draht hindurchführbar ist und mit einer an der Außenseite des
Rohrabschnitts angeordneten ersten Elektrode, wobei die erste Elektrode so an eine Spannungsversorgung angeschlossen ist, dass die erste Elektrode mit einer ersten hochfrequenten Hochspannung beaufschlagbar ist und wobei zusätzliche
Beschaltungsmittel für den Draht vorgesehen sind, um den Draht so zu beschälten, dass zwischen der ersten Elektrode und dem Draht eine dielektrisch behinderte Entladung erzeugbar ist. Durch die auf diese Weise zwischen der Elektrode und dem Draht erzeugbare dielektrisch behinderten Entladung, die im Stand der Technik z.T. auch als dielektrische Barriereentladung oder als stille Entladung bezeichnet wird, ist eine effektive und homogene Behandlung des Drahts möglich.
Der Rohrabschnitt aus dem Dielektrikum verhindert, dass sich im Betrieb der
Vorrichtung ein stehender Lichtbogen zwischen der Elektrode und dem Draht ausbilden kann, da die für den Überschlag eines Entladungsfilaments erforderliche Spannung aufgrund des Dielektrikums nach dem Überschlag jeweils lokal
zusammenbricht. Vielmehr trifft eine Vielzahl kurzlebiger Entladungsfilamente auf den Draht auf, so dass dessen Oberfläche homogen und insbesondere über den gesamten Umfang, d.h. allseitig, behandelt wird. Die Vielzahl der Entladungsfilamente bildet um den Draht insbesondere ein Plasma aus.
Durch die Entladungsfilamente bzw. durch das zugehörige elektrische Feld können zudem ionisierte Teilchen des Plasmas und seiner Umgebung in Richtung des Drahts beschleunigt werden, so dass es zusätzlich zu einem reinigenden Sputtereffekt kommt. Schließlich können durch die Entladungen bzw. das elektrische Feld Ströme im Draht hervorgerufen werden, die aufgrund des elektrischen Widerstands des Drahts zu einer Erwärmung desselben und damit zu einer besseren Reinigung führen.
Unter zusätzlichen Beschaltungsmitteln werden Mittel verstanden, durch die der Draht mit der Elektrode in einen Stromkreis eingebunden wird, so dass eine dielektrisch behinderte Entladung auftreten kann. Die zusätzlichen
Beschaltungsmittel können insbesondere so ausgebildet sein, dass der Draht zumindest an einer Stelle auf festes Potential, insbesondere auf Massepotential legbar ist. Beispielsweise können die Beschaltungsmittel so ausgebildet sein, dass der Draht an einer Stelle galvanisch auf ein festes Potential legbar ist. In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist als zusätzliche Beschaltungsmittel eine auf festes Potential, insbesondere auf Massepotential, gelegte Führung für den Draht so vor dem Rohrabschnitt angeordnet, dass der Draht über die Führung durch den Rohrabschnitt führbar ist. Im Betrieb wird der Draht an der Stelle, an der er über die Führung geführt wird auf festes Potential, insbesondere auf Masse, gelegt. Dadurch ist zwischen der ersten Elektrode und dem Draht eine dielektrisch behinderte Entladung erzeugbar, da der Stromkreis über den Draht und die Führung geschlossen wird, d.h. Ströme vom Draht über die Führung abfließen können.
Alternativ können die Beschaltungsmittel so ausgebildet sein, dass der Draht an einer Stelle auf festes virtuelles Potential, insbesondere auf virtuelle Masse legbar ist.
Unter einem virtuellen Potential, insbesondere der virtuellen Masse wird verstanden, dass die entsprechende Stelle auf dem Potential, insbesondere Massepotential, liegt, obwohl sie selber nicht unmittelbar galvanisch mit dem Potential, insbesondere der Masse verbunden ist. Dies kann beispielsweise durch einen kapazitiven
Spannungsteiler erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist als zusätzliche Beschaltungsmittel eine an der Außenseite des Rohrabschnitts angeordnete und in Erstreckungsrichtung des Rohrabschnitts von der ersten Elektrode beabstandete zweite Elektrode vorgesehen, wobei die erste und die zweite Elektrode so an eine
Spannungsversorgung angeschlossen sind, dass die erste Elektrode mit einer ersten hochfreqenten Hochspannung beaufschlagbar ist und die zweite Elektrode mit einer zweiten, zur ersten hochfrequenten Hochpannung gegenphasigen hochfrequenten Hochspannung beaufschlagbar ist. Auf diese Weise wird der Draht so beschaltet, dass er an einer Stelle auf festem virtuellen Potential liegt. Im Betrieb bilden die erste Elektrode und der Draht eine erste Kapazität und die zweite Elektrode und der Draht eine zweite Kapazität. Dadurch liegt ein kapazitiver Spannungsteiler vor, der durch die entsprechend gewählte erste und zweite hochfrequente Hochspannung ein festes virtuelles Potential an einer Stelle des Drahts bewirkt. Somit kann man berührungslos den Stromkreis schließen und der Draht muss nicht extra mit Potenzial beaufschlagt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist als Spannungsversorgung ein Transformator mit Mittelabgriff vorgesehen, wobei der Mittelabgriff auf festem Potential, insbesondere auf Masse liegt. Die an den beiden Polen der
Spannungsversorgung angeschlossenen Elektroden können dadurch auf einfache Weise mit einer zueinander gegenphasigen hochfrequenten Hochspannung beaufschlagt werden. Zwischen der ersten und der zweiten Elektrode kann an der Außenseite des
Rohrabschnitts zusätzlich eine Entladungsbarriere vorgesehen sein, die ein
Überschlagen einer Entladung zwischen den beiden außen liegenden Elektroden verhindern soll. Daher ragt sie bevorzugter Weise radial nach außen vor.Die
Vorrichtung kann bezüglich des Rohrabschnitts sowie der ersten und der zweite Elektrode bevorzugt im Wesentlichen spiegelsymmetrisch aufgebaut sein. Auf diese Weise liegt die Stelle mit festem Potential auf dem Draht im Wesentlichen in der Mitte zwischen den beiden Elektroden.
Die oben genannte Aufgabe wird gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden
Erfindung weiterhin durch ein Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material, insbesondere unter Verwendung einer der zuvor beschriebenen
Vorrichtungen, gelöst, bei dem der zu behandelnde Draht durch einen Rohrabschnitt aus einem Dielektrikum geführt wird, bei dem eine an der Außenseite des
Rohrabschnitts angeordnete erste Elektrode mit einer ersten hochfrequenten
Hochspannung beaufschlagt wird und bei dem der Draht so beschaltet wird, dass zwischen der ersten Elektrode und dem Draht eine dielektrisch behinderte Entladung erfolgt. Wie bereits für die zuvor beschriebenen Vorrichtungen ausgeführt, ist durch die auf diese Weise zwischen der Elektrode und dem Draht erzeugten dielektrisch behinderten Entladung eine effektive und homogene Behandlung des Drahts möglich.
Die dielektrisch behinderte Entladung kann bei einer Ausführungsform des
Verfahrens besonders einfach dadurch realisiert werden, dass der Draht so beschaltet wird, dass er zumindest an einer Stelle auf festem Potential, insbesondere auf
Massepotential liegt. Auf diese Weise kann der Stromkreis des über die
Entladungsfilamente von der Elektrode auf den Draht fließenden Stroms geschlossen werden, so dass eine kontinuierliche Behandlung des Drahts möglich ist.
Als die zumindest eine Stelle, an der der Draht auf festem Potential liegt, kann eine relativ zum Draht ortsfeste Stelle gewählt werden, beispielsweise ein Ende des Drahts. Beim Transport des Drahts durch den Rohrabschnitt bewegt sich mit dem Draht dann auch diese Stelle relativ zum Rohrabschnitt. Alternativ kann auch eine relativ zum Rohrabschnitt ortsfeste Stelle gewählt werden, beispielsweise innerhalb des
Rohrabschnitts oder bevor der Draht in den Rohrabschnitt hineintritt oder nachdem er aus diesem heraustritt. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Draht an einer Stelle galvanisch auf ein festes Potential, insbesondere auf Masse gelegt. Damit wird der Draht an einer Stelle unmittelbar über einen elektrischen Kontakt mit dem Potential verbunden, insbesondere geerdet, und liegt damit beispielsweise sicher auf Masse. Auf diese Weise kann eine hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit des Verfahrens gewährleistet werden. Beispielsweise kann diese Ausführungsform dadurch realisiert werden, dass der Draht vor Eintritt in den Rohrabschnitt über eine leitfähige Führung geführt wird, welche selbst auf ein festes Potential, insbesondere Massepotential, gelegt ist. In diesem Fall handelt es sich bei der zumindest einen Stelle insbesondere um eine relativ zum Rohrabschnitt ortsfeste Stelle. Im Betrieb kann im Draht zwischen der Stelle, an welcher der Draht auf Masse gelegt ist und der Elektrode ein Strom fließen, der den Draht wegen seines elektrischen Widerstands erwärmt, so dass der
Reinigungsprozess unterstützt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Draht an einer Stelle auf festem virtuellen Potential, insbesondere auf virtueller Masse liegen. Dadurch wird eine direkte elektrische Verbindung des Drahts mit einem Potential entbehrlich, wodurch die Durchführung des Verfahrens vereinfacht wird.
Eine einfache Realisierung, eine Stelle des Drahts auf virtuelles Potential,
insbesondere virtuelle Masse zu legen, wird in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht, dass eine an der Außenseite des Rohrabschnitts angeordnete und in Erstreckungsrichtung des Rohrabschnitts zur ersten Elektrode beabstandete zweite Elektrode mit einer zweiten hochfrequenten Hochspannung beaufschlagt wird, wobei die erste und die zweite hochfrequente Hochspannung so aufeinander abgestimmt werden, dass der Draht an einer Stelle auf einem festen virtuellen Potential, insbesondere auf virtueller Masse liegt.
Durch das Vorsehen der zweiten Elektrode wird ein kapazitiver Spannungsteiler bereitgestellt, durch den auf dem Draht an einer Stelle ein virtuelles Potential erzeugt werden kann. Dazu können insbesondere die Frequenzen, Amplituden und/oder Phasen der ersten und zweiten hochfrequenten Hochspannungen aufeinander abgestimmt werden. Vorzugsweise sind die erste und die zweite hochfrequente Hochspannung gegenphasig, wobei insbesondere die Frequenzen und Amplituden der ersten und der zweiten hochfrequenten Hochspannungen im Wesentlichen
übereinstimmen.
Die hochfrequente Hochspannung bzw. die hochfrequenten Hochspannungen weisen vorzugsweise eine Spannung im Bereich von 1 bis 50 kV, insbesondere 1 bis 15 kV, und eine Frequenz von 1 bis 100 kHz, insbesondere 10 bis 100 kHz, bevorzugt 10 bis 50 kHz auf. Der Rohrabschnitt weist bevorzugt einen Innendurchmesser zwischen 0,5 und 30 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 15 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 6 mm auf. Auf diese Weise können gängige Drähte mit gängigen Durchmessern, z.B. von 0,3 mm Dicke, behandelt werden. Weiterhin wird durch geringere Durchmesser die Ausbildung der dielektrisch behinderten Entladung begünstigt.
Der Draht kann, bevor er durch den Rohrabschnitt geführt wird, vorgewärmt werden, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb von 400 °C, um die Reinigung zu intensivieren. Die Vorwärmung kann beispielsweise durch einen Ofen erfolgen. Die Erwärmung erfolgt bevorzugt in einer inerten Umgebung, beispielsweise in einer Argon-Umgebung, um eine Oxidation des Drahts zu verhindern.
Hinsichtlich weiterer Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird auf die Merkmale der jeweiligen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung verwiesen. Ebenso wird hinsichtlich weiterer Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung auf die Merkmale der jeweiligen
Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung verwiesen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 ein Ersatzschaltbild zur Vorrichtung gemäß Fig. 3,
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung und
Fig. 6 ein Ersatzschaltbild zur Vorrichtung gemäß Fig. 5.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 2 weist eine
Plasmadüse 4 zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls 6 auf. Die
Plasmadüse 4 umfasst ein Düsenrohr 8, welches einen Entladungsraum 10 innerhalb der Plasmadüse 4 mit einer Düsenöffnung 12 zum Auslass des Plasmastrahls 6 aufweist. Weiterhin weist die Plasmadüse 4 eine Wand 14 mit einer Einlassöffnung 16 und Öffnungen 18 auf. Zwischen der Einlassöffnung 16 und der Düsenöffnung 12 ist ein Kanal 20 ausgebildet, durch den der zu behandelnde Draht 22 hindurchführbar ist. Die Plasmadüse 4 weist weiterhin eine innere Hohlelektrode 24 auf sowie eine äußere Elektrode 26, welche vorliegend durch das Düsenrohr 8 gebildet wird. Zwischen der ersten Elektrode 24 und der zweiten Elektrode 26 kann mittels einer
Spannungsversorgung 28 eine hochfrequente Hochspannung angelegt werden. Die äußere Elektrode 26 ist dabei vorzugsweise geerdet, um die Betriebssicherheit der Plasmadüse 4 zu gewährleisten. In der Plasmadüse 4 ist ein den Kanal 20 umgebender Röhrchenabschnitt 30 aus einem Dielektrikum, vorzugsweise aus einem
Hochtemperatur-Isolator, einem Quarzglas oder einer Keramik, angeordnet. Im Betrieb wird zwischen den Elektrode 24 und 26 eine hochfrequente Hochspannung angelegt, so dass es im Entladungsraum 10 zu elektrischen
Entladungen zwischen den Elektroden kommt. Die Entladungen erfolgen
insbesondere in Form von Entladungsfilamenten zwischen den beiden Elektroden 24 und 26. Durch die Öffnungen 18 wird ein Arbeitsgas 34 in die Plasmadüse 4 eingeleitet und durchströmt den Entladungsraum 10. Dadurch werden die
elektrischen Entladungen, d.h. die Entladungsfilamente, in Richtung der Düsenöffnung 12 verlagert, wobei der optische Eindruck eines quasi stabilen Lichtbogens 36 entsteht. Das Arbeitsgas 34 wechselwirkt nun im Entladungsraum 10 mit den elektrischen Entladungen und wird dadurch angeregt, so dass aus der Plasmadüse 4 ein atmosphärischer Plasmastrahl 6 austritt.
Der Röhrchenabschnitt 30 verläuft in Fig. 1 von der Einlassöffnung bis in den Bereich der Düsenöffnung 12. Dadurch können bei der dargestellten Elektrodenkonfiguration die elektrischen Entladungen aus dem Entladungsraum 10 nicht in den Kanal 20 gelangen, sondern schlagen in die Elektrode 26, bevorzugt im Bereich der
Düsenöffnung 12, ein. Auf diese Weise ist der Röhrchenabschnitt 30 so angeordnet, dass der Kanal 20 gegenüber dem Entladungsraum 10 elektrisch isoliert ist. Damit wird im Ergebnis das Einschlagen von Entladungsfilamenten auf dem Draht 22 verhindert, so dass einerseits der Draht 22 nicht lokal geschädigt wird und
andererseits die Erzeugung des Plasmastrahls 6 durch den leitfähigen Draht 22 nicht behindert wird. Der Draht 22 kommt erst mit dem Plasmastrahl 6 bei seinem Austritt aus dem Röhrchenabschnitt 30 in Kontakt und wird dort von diesem effektiv behandelt, insbesondere gereinigt.
Alternativ kann der Röhrchenabschnitt 30 auch bereits vor der Düsenöffnung 12 enden, so dass der Kanal 20 vom Entladungsraum 10 nur abschnittsweise, nämlich im Bereich des dann kürzeren Röhrchenabschnitts 24, isoliert ist. Dadurch können in dem dann nicht-isolierten Abschnitt des Entladungsraums 10 Entladungen auf den Draht 22 überschlagen und so zu einem zusätzlichen Reinigungseffekt führen, während die Ausbildung des Plasmastrahls 6 durch die Entladungen im isolierten Abschnitt des Entladungsraums 10 sichergestellt wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt können die lichtbogenartigen Entladungsfilamente 36 nah an der Oberfläche des Röhrchenabschnitts 30 entlanglaufen und diesen stark erwärmen. Zur Kühlung des Röhrchenabschnitts 30 ist daher insbesondere vorgesehen, ein Gas 38 in den Röhrchenabschnitt 30 von der Seite der Einlassöffnung 16 einzuleiten. Bei der Verwendung eines inerten Gases wie Argon kann dabei ein ausreichender
Kühleffekt erreicht werden, während gleichzeitig das austretende Gas 38 am anderen Ende des Röhrchenabschnitts 30 den Plasmastrahl 6 nur geringfügig beeinflusst.
An der Plasmadüse 4 kann im Bereich der Düsenöffnung 12 ein Auslassrohr 42 vorgesehen sein, durch welche der aus der Düsenöffnung 12 austretende Plasmastrahl von der Umgebung, beispielsweise von Luftbewegungen, abgeschirmt wird. Weiterhin kann der Plasmastrahl auf diese Weise kanalisiert werden, so dass er zunächst konzentriert im Bereich des Drahts 22 verläuft, ohne dabei aufzuweiten.
Der Draht 22 kann kontinuierlich oder schrittweise in der durch den Pfeil 40 dargestellten Transportrichtung durch den Kanal 20 und das Plasma 6 transportiert werden. Alternativ ist auch ein Transport in Gegenrichtung möglich.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der ersten Lehre der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 62 entspricht im Wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 2. Einander entsprechende
Komponenten sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Zusätzlich weist die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung 62 im Bereich des Auslassrohrs 42 eine Precursorzuleitung 64 zum Einbringen eines Precursors 66 in den Plasmastrahl 6 auf. Auf diese Weise kann im Betrieb ein Precursor, beispielsweise
Hexamethyldisiloxan, in den Plasmastrahl 6 eingebracht werden, so dass der Draht 22 unmittelbar nach seiner Reinigung durch den Plasmastrahl 6 durch eine Plasmabeschichtung beschichtet werden kann. Beispielsweise kann eine für die Wicklung von Spulen und Transformatoren erforderliche Lackisolierung des Drahts 22 unmittelbar auf diesen aufgebracht werden, ohne dass es zu einer erneuten
Verschmutzung oder Oxidation des Drahts 22 kommen kann bzw. ohne dass ein zusätzlicher, nachgelagerter Arbeitsschritt notwendig ist.
Der Röhrchenabschnitt 30 kann so ausgebildet sein, dass er entlang seiner
Erstreckungsrichtung 68 verschiebbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann der Abstand der Öffnung des Röhrchenabschnitts 30 relativ zur Position der
Precursorzuleitung 64 variiert werden. Dadurch können beispielsweise der
Reinigungs- und Vorbehandlungsweg des Drahts 22 durch den Plasmastrahl 6 sowie der Fragmentierungsgrad des Precursors 66 eingestellt werden.
Des Weiteren kann man das Röhrchen 30 selbst für die Zuleitung des Precursors verwenden. In diesem Fall kann auf die separate Zuleitung 64 verzichtet werden. Bei Verwendung des Röhrchens 30 kann man zusätzlich die Verweilzeit des Precursors im Plasmastrahl bis zur Berührung mit dem Draht durch eine Verschiebung des
Röhrchens einstellen.
Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt ein zugehöriges
Ersatzschaltbild. Die Vorrichtung 102 weist einen Rohrabschnitt 104 aus einem Dielektrikum, vorzugsweise aus einem Hochtemperatur-Isolator, einem Quarzglas oder einer Keramik auf, durch den der zu behandelnde Draht 106 hindurchführbar ist. An der Außenseite des Rohrabschnitts 104 sind eine erste Elektrode 108 und eine zweite Elektrode 110 angeordnet, welche in Erstreckungsrichtung 112 des
Rohrabschnitts 104 voneinander beabstandet sind. Die erste Elektrode 108 und die zweite Elektrode 110 sind an eine Spannungsversorgung 114 mit Mittelabgriff 118 angeschlossen, so dass die erste Elektrode mit einer ersten hochfrequenten
Hochspannung HV1 und die zweite Elektrode mit einer zweiten hochfrequenten Hochspannung HV2 beaufschlagbar ist. Der Mittelabgriff 118 der
Spannungsversorgung 114 ist auf Masse gelegt. An der Außenseite des Rohrabschnitts kann zwischen der ersten Elektrode 108 und der zweiten Elektrode 110 eine Entladungsbarriere 120 vorgesehen sein, die aus einem isolierenden Material besteht und eine Entladung zwischen den beiden Elektroden auf der Außenseite verhindern soll.
Die Vorrichtung 102 ist bezüglich der Rohrabschnitts 104 sowie die Elektroden 108 und 110 vorzugweise spiegelsymmetrisch, zum Beispiel zu einer Ebene durch die Entladungsbarriere 120.
Im Betrieb wird mit der Spannungsversorgung 114 die erste Elektrode 108 mit der hochfrequenten Hochspannung HV1 und die zweite Elektrode 110 mit der hochfrequenten Hochspannung HV2 beaufschlagt. Durch den Anschluss der beiden Elektroden 108, 110 an die Spannungsversorgung 114 mit geerdetem Mittelabgriff wird auf einfache Weise erreicht, dass die hochfrequenten Hochspannungen HV1 und HV2 gegenphasig sind, wobei sie insbesondere gleiche Frequenzen und Amplituden aufweisen. Bevorzugt gilt HV2 = - HV1.
Im Ersatzschaltbild in Fig. 4 ist der kapazitive Widerstand zwischen der ersten Elektrode 108 und dem Draht 106 als erste Kapazität 122 und der kapazitive
Widerstand zwischen der zweiten Elektrode 110 und dem Draht 106 als zweite Kapazität 124 dargestellt. Die Spannungsversorgung 114 ist als Transformator mit Mittelabgriff 118 dargestellt. Bei einem symmetrischen Aufbau der beiden Elektroden 108 und 110, wie er beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Kapazitäten 122 und 124 von im Wesentlichen gleicher Größe. Insgesamt stellt das Ersatzschaltbild eine kapazitiven Spannungsteiler dar, so dass an einer Stelle 126 des Drahts 106 zwischen den beiden Elektroden eine virtuelle Masse vorliegt.
Im Betrieb erfolgt zwischen der ersten Elektrode 108 und dem Draht 106 sowie zwischen der zweiten Elektrode 110 und dem Draht 106 eine dielektrisch behinderte Entladung 128. Damit bestehen zwei virtuell geschlossene Stromkreise, und zwar jeweils vom Massenpotential am Mittelabgriff über eine der Spulenhälften und eine der Kapazitäten bis zur virtuellen Masse an der Stelle 126. Eine zusätzliche Erdung des Drahts 106 ist auf diese Weise entbehrlich. Die in den virtuellen Stromkreisen fließenden Ströme 130, 132 können den Draht 106 aufgrund dessen elektrischen Widerstands zusätzlich erwärmen, wodurch die Reinigung des Drahts weiter unterstützt wird. Durch eine Wahl des Abstands zwischen der ersten Elektrode 108 und der zweiten Elektrode 110 bzw. zwischen der ersten Elektrode 108 und der dritten Elektrode 120 sowie der zweiten Elektrode 110 und der dritten Elektrode 120 kann die Strecke eingestellt werden, auf welcher der Draht durch die Ströme 130, 132 erwärmt wird. Die Abstände können beispielsweise so gewählt werden, dass die
Drahtoberfläche im Bereich der Vorrichtung 102 lokal auf eine Temperatur von über 400 °C aufgeheizt wird.
Die dielektrisch behinderte Entladung 128 umfasst eine Vielzahl von
Entladungsfilamenten, welche auf den Draht 106 überschlagen. Hierdurch wird eine homogene und allseitige Behandlung des Drahts gewährleistet. Insbesondere können durch die Entladungen ionisierte Teilchen in Richtung des Drahts 106 beschleunigt werden, so dass es zu einem zusätzlichen Sputtereffekt kommen kann, bei dem Verschmutzungsteilchen durch die beschleunigten, auf den Draht prallenden Teilchen hinfort geschleudert werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 6 zeigt das zugehörige Ersatzschaltbild. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der zu
behandelnde Draht 204 durch einen Rohrabschnitt 206 aus einem Dielektrikum, insbesondere einem Hochtemperatur-Isolator, einem Quarzglas oder einer Keramik, geführt, wobei an der Außenseite des Rohrabschnitts 206 eine Elektrode 208 angeordnet ist, die mit einer hochfrequenten Hochspannung von einer
Spannungsversorgung 210 beaufschlagt wird. Der Draht 204 wird an einer Stelle auf ein festes Potential, insbesondere auf Massepotential gelegt, beispielsweise über eine als Rolle ausgebildete, geerdete Führung 212. Der kapazitive Widerstand zwischen der Elektrode 208 und dem Draht 204 ist im Ersatzschaltbild in Fig. 6 als Kapazität 214 dargestellt.
Im Betrieb findet zwischen der Elektrode 208 und dem geerdeten Draht 204 aufgrund des dielektrischen Rohrabschnitts 206 eine dielektrisch behinderte Entladung 215 statt. Dadurch erfolgt, wie bereits für das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel beschrieben, eine homogene und insbesondere allseitige Reinigung des Drahts 204. Durch die dielektrisch behinderte Entladung 215 wird der Stromkreis über die Kapazität 214 geschlossen, so dass im Draht 204 ein Strom 216 fließt, welcher den Draht 204 aufgrund dessen elektrischen Widerstands erwärmt. Hierdurch wird eine verbesserte Reinigung erzielt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung (2, 62) zur Behandlung eines Drahts (22) aus leitfähigem Material, mit einer Plasmadüse (4) zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls (6),
wobei innerhalb der Plasmadüse (4) ein Entladungsraum (10) mit einer Düsenöffnung (12) zum Auslass des Plasmastrahls (6) ausgebildet ist und wobei zwischen einer Einlassöffnung (16) der Plasmadüse (4) und der
Düsenöffnung (12) ein Kanal (20) ausgebildet ist, durch den der zu behandelnde Draht (22) hindurchführbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Plasmadüse (4) ein den Kanal (20) umgebender Röhrchenabschnitt (30) aus einem Dielektrikum so angeordnet ist, dass der Kanal (20) gegenüber dem Entladungsraum (10) zumindest abschnittsweise elektrisch isoliert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dielektrikum ein Hochtemperatur-Isolator, ein Quarzglas oder eine Keramik ist
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der Einlassöffnung (16) eine Gaszufuhr zum Einleiten eines Gases (38) in den Kanal vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Plasmadüse (4) eine erste Elektrode (26) und eine zweite Elektrode (24) aufweist, zwischen denen durch Beaufschlagung mit einer hochfrequenten Hochspannung im Entladungsraum (10) eine Entladung erzeugt werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Elektrode (26) als äußere Elektrode und die zweite Elektrode (24) als innere Hohlelektrode ausgebildet sind, wobei der Röhrchenabschnitt (30) durch das Innere der zweiten Elektrode (24) verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der Düsenöffnung (12) eine Precursorzuleitung (64) zum
Einbringen eines Precursors (66) in den Plasmastrahl (6) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Röhrchenabschnitt (30) entlang seiner Erstreckungsrichtung (68) verschiebbar ausgebildet ist.
Verfahren zur Behandlung eines Drahts (22) aus leitfähigem Material unter
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem mit der Plasmadüse (4) ein atmosphärischer Plasmastrahl (6) erzeugt wird,
bei dem der zu behandelnde Draht (22) durch den Kanal (20) geführt wird.
Vorrichtung zur Behandlung eines Drahts (106, 204) aus leitfähigem Material, mit einem Rohrabschnitt (104, 206) aus einem Dielektrikum, durch den der zu behandelnde Draht (106, 204) hindurchführbar ist und mit einer an der Außenseite des Rohrabschnitts (104, 206) angeordneten ersten Elektrode (108, 208),
wobei die erste Elektrode (108, 208) so an eine Spannungsversorgung (114, 210) angeschlossen ist, dass die erste Elektrode (108, 208) mit einer ersten
hochfrequenten Hochspannung (HV, HV1) beaufschlagbar ist und
wobei zusätzliche Beschaltungsmittel für den Draht (106, 204) vorgesehen sind, um den Draht (106, 204) so zu beschälten, dass zwischen der ersten Elektrode (108, 208) und dem Draht (106, 204) eine dielektrisch behinderte Entladung erzeugbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass als zusätzliche Beschaltungsmittel eine auf festes Potential, insbesondere auf Massepotential, gelegte Führung (212) für den Draht so vor dem Rohrabschnitt (104, 206) angeordnet ist, dass der Draht (106, 204) über die Führung (212) durch den Rohrabschnitt (104, 206) führbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass als zusätzliche Beschaltungsmittel eine an der Außenseite des
Rohrabschnitts (104, 206) angeordnete und in Erstreckungsrichtung (112) des Rohrabschnitts (104, 206) von der ersten Elektrode (108) beabstandete zweite Elektrode (110) vorgesehen ist, wobei die erste und die zweite Elektrode (108, 110) so an eine Spannungsversorgung (114) angeschlossen sind, dass die erste Elektrode (108) mit einer ersten hochfrequenten Hochspannung (HV1) beaufschlagbar ist und die zweite Elektrode (110) mit einer zweiten, zur ersten hochfrequenten Hochspannung (HV1) gegenphasigen hochfrequenten
Hochspannung (HV2) beaufschlagbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Spannungsversorgung (114) ein Transformator mit Mittelabgriff (118) vorgesehen ist, wobei der Mittelabgriff (118) auf festem Potential, insbesondere auf Masse liegt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Außenseite des Rohrabschnitts (104, 206) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (108, 110) eine Entladungsbarriere (120) vorgesehen ist.
14. Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem der zu behandelnde Draht (106, 204) durch einen Rohrabschnitt (104, 206) aus einem Dielektrikum geführt wird,
bei dem eine an der Außenseite des Rohrabschnitts (104, 206) angeordnete erste Elektrode (108, 208) mit einer ersten hochfrequenten Hochspannung (HV, HVl) beaufschlagt wird und
bei dem der Draht (106, 204) so beschaltet wird, dass zwischen der ersten Elektrode (108, 208) und dem Draht (106, 204) eine dielektrisch behinderte Entladung erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Draht (106, 204) so beschaltet wird, dass er zumindest an einer Stelle auf festem Potential, insbesondere auf Massepotential liegt.
16. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Draht (106, 204) an einer Stelle galvanisch auf ein festes Potential, insbesondere auf Masse gelegt wird. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Draht (106, 204) so beschaltet wird, dass er an einer Stelle auf festem virtuellen Potential, insbesondere auf virtueller Masse liegt.
Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine an der Außenseite des Rohrabschnitts (104, 206) angeordnete und in Erstreckungsrichtung (112) des Rohrabschnitts (104, 206) zur ersten Elektrode (108) beabstandete zweite Elektrode (110) mit einer zweiten hochfrequenten Hochspannung (HV2) beaufschlagt wird, wobei die erste und die zweite hochfrequente Hochspannung (HV1, HV2) so aufeinander abgestimmt werden, dass der Draht (106, 204) an einer Stelle auf einem festem virtuellen Potential, insbesondere auf virtueller Masse liegt.
PCT/EP2013/060855 2013-05-27 2013-05-27 Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material WO2014191012A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2013/060855 WO2014191012A1 (de) 2013-05-27 2013-05-27 Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2013/060855 WO2014191012A1 (de) 2013-05-27 2013-05-27 Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014191012A1 true WO2014191012A1 (de) 2014-12-04

Family

ID=48703411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/060855 WO2014191012A1 (de) 2013-05-27 2013-05-27 Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014191012A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3163983A1 (de) * 2015-10-28 2017-05-03 Vito NV Vorrichtung zur plasmabehandlung mit indirektem atmosphärischem druck
WO2018050562A1 (en) 2016-09-15 2018-03-22 Luxembourg Institute Of Science And Technology (List) Post-discharge plasma coating device for wired substrates
CN112087857A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 中国石油化工股份有限公司 电晕放电等离子体发生装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0994637A2 (de) 1998-10-16 2000-04-19 Förnsel, Peter Verfahren zur Plasmabehandlung von stab- oder fadenförmigem Material
DE10219197C1 (de) * 2002-04-29 2003-09-25 Fh Hildesheim Holzminden Goe Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung der Oberflächen eines Metalldrahts, insbesondere als Beschichtungsvorbehandlung
US20050236374A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-27 Lincoln Global, Inc. Device for processing welding wire

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0994637A2 (de) 1998-10-16 2000-04-19 Förnsel, Peter Verfahren zur Plasmabehandlung von stab- oder fadenförmigem Material
DE10219197C1 (de) * 2002-04-29 2003-09-25 Fh Hildesheim Holzminden Goe Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung der Oberflächen eines Metalldrahts, insbesondere als Beschichtungsvorbehandlung
US20050236374A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-27 Lincoln Global, Inc. Device for processing welding wire

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3163983A1 (de) * 2015-10-28 2017-05-03 Vito NV Vorrichtung zur plasmabehandlung mit indirektem atmosphärischem druck
WO2018050562A1 (en) 2016-09-15 2018-03-22 Luxembourg Institute Of Science And Technology (List) Post-discharge plasma coating device for wired substrates
US11756770B2 (en) 2016-09-15 2023-09-12 Luxembourg Institute Of Science And Technology (List) Post-discharge plasma coating device for wired substrates
CN112087857A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 中国石油化工股份有限公司 电晕放电等离子体发生装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1230414B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur plasmabeschichtung von oberflächen
DE102010044252B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer Barriereentladung in einem Gasstrom
EP2016809A2 (de) Kaltplasma-handgerät zur plasma-behandlung von oberflächen
WO2013156924A1 (de) Mikrowellenplasmaerzeugungsvorrichtung und verfahren zu deren betrieb
DE10145131A1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines Aktivgasstrahls
WO2014191012A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur behandlung eines drahts aus leitfähigem material
EP2415331B1 (de) Verfahren und strahlgenerator zur erzeugung eines gebuendelten plasmastrahls
DE102012104224A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung eines Drahts aus leitfähigem Material
DE10116502B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ausbildung eines Plasmastrahls
EP2902113A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von elektrischen Leitungen
EP1080250A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur behandlung von elektrisch leitfähigem endlosmaterial
WO2011110391A1 (de) Plasmaerzeuger
EP1513625B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung der äusseren oberfläche eines metalldrahts, insbesondere als beschichtungsvorbehandlung
DE10219197C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung der Oberflächen eines Metalldrahts, insbesondere als Beschichtungsvorbehandlung
DE19648999C2 (de) Vorrichtung zur Reinigung, Beschichtung und/oder Aktivierung von Kunststoffoberflächen
WO2023280481A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur ionisation gasförmiger medien
DE10320805B4 (de) Vorrichtung zur Bearbeitung von zylindrischen, zumindest eine elektrisch leitende Ader aufweisenden Substraten
DE102010060966B3 (de) Plasmaerzeuger
WO2019149897A1 (de) Atmosphärenplasmajet mit geradem kanülenrohr
DE102005001158B4 (de) Barrierenentladungselektroden mit Kühlung und Vorrichtung mit einer solchen Barrierenentladungselektrode
DE3211264C2 (de) Vakuum-Lichtbogen-Plasmaquelle
WO2009127294A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur inneren oberflächenbehandlung von hohlkörpern
EP3636048A1 (de) Verfahren zur ionisierung von gasförmigen proben mittels dielektrisch behinderter entladung und zur nachfolgenden analyse der erzeugten probenionen in einem analysegerät
WO2008110151A2 (de) VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR PLASMAGESTÜTZTEN OBERFLÄCHENBEHANDLUNG GROßVOLUMIGER BAUTEILE
DE19959845B4 (de) Plasmagenerator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13732371

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13732371

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1