WO2016041900A1 - Verfahren und vorrichtung zur innenbehandlung, insbesondere zur innenbeschichtung eines rohres - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur innenbehandlung, insbesondere zur innenbeschichtung eines rohres Download PDF

Info

Publication number
WO2016041900A1
WO2016041900A1 PCT/EP2015/070950 EP2015070950W WO2016041900A1 WO 2016041900 A1 WO2016041900 A1 WO 2016041900A1 EP 2015070950 W EP2015070950 W EP 2015070950W WO 2016041900 A1 WO2016041900 A1 WO 2016041900A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plasma
tube
electrode
generation module
coating
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/070950
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Eder
Marek Maleika
Martin Schmidt
Christian Buske
Alexander Knospe
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft, Plasmatreat Gmbh filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2016041900A1 publication Critical patent/WO2016041900A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges

Definitions

  • the invention relates to methods for internal treatment, in particular for the inner coating of a pipe, and a device for internal treatment, in particular for the internal coating of a pipe, in particular for carrying out one of the aforementioned methods.
  • Plasma treatments are used in the art to alter the properties of a surface, for example, to increase its wettability.
  • Coatings are used in a variety of engineering products to alter or enhance their properties.
  • the spectrum of the desired functions of the coating extends from changes in the optical properties over the improvement of the tendency to fouling up to anti-corrosive effect.
  • Coatings can be applied by a variety of methods.
  • wet-chemical methods such as painting, dipping or brushing and the application of coatings via the gas phase are known, for example by means of vapor deposition, sputtering or chemical vapor deposition (CVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • the CVD method is ideal for the application of layers with different properties, as can be taken by the process control significant influence on the self-adjusting layer properties.
  • atmospheric pressure plasma technology ⁇ provides the basis of cost and process advantages, a high application potential in the areas photovoltaics and medical technology, but also in the area of plant and power plant technology. Coatings of interest, which optimize the adhesive properties of a surface and / or coatings having a high barrier action against corrosive media, are often of interest in the latter area.
  • this object is achieved at least in part by a method for internal treatment, in particular for inner coating of a tube, in which a plasma is generated within the tube to be treated , in particular to be coated, and in which the plasma is moved through the tube using a tube Plasma generation module is generated.
  • a precursor is brought into interaction with the plasma in such a way that a coating forms on the inside of the tube.
  • a uniform treatment, in particular coating of a tube inner wall can be achieved.
  • the plasma generated within the tube allows a precursor to be activated in the immediate vicinity of a pipe inner wall to be coated so that the precursor forms a uniform coating on the pipe wall.
  • a precise dosage ⁇ it extends into the immediate vicinity of the coating location and so the desired thickness of the coating Set Default be through the activation of the precursor.
  • the plasma generated in the tube is preferably at an atmospheric plasma that can be generated for example by means ei ⁇ ner corona discharge, discharge means of a dielectric barrier or by means of an arc-like discharge.
  • a precursor is understood as meaning a substance which is suitable for forming a coating on the inside of the tube.
  • the precursor may be a chemical compound that yields the desired coating material through polymerization or other chemical reaction.
  • the precursor may be partially ionized example in question ⁇ mented and / or so that its reactivity increases.
  • the plasma may len also a necessary activation energy available STEL, which is for a chemical reaction of the precursor, in particular ⁇ sondere for polymerization, is required.
  • An example of a suitable precursor is hexamethyldisiloxane (HMDSO).
  • the precursor can be provided, for example, in liquid, gaseous or solid form.
  • a liquid or gaseous precursor can be introduced into the tube via a precursor feed line. Furthermore, the precursor can also be guided into the tube by means of a carrier gas.
  • a tube is understood to be an elongated, hollow body open on both sides. Tubes often have round cross sections; However, other cross sections are also conceivable .
  • the tube may be straight or have a curvature.
  • the inner diameter of the tube is preferably at most 15 cm, more preferably at most 10 cm, in particular at most 5 cm.
  • the length-to-diameter behaves ⁇ nis of the tube to be coated is preferably Minim ⁇ least 5, more preferably at least 10, in particular Minim ⁇ least 20.
  • the above object is according to the invention continue to ⁇ least partly solved by a device adapted for carrying out the method described above or an embodiment of the method or comprising respective means for carrying out the method described above or an embodiment of the method.
  • the respective means can each be different from each other. It can However, they are at least partly the same means.
  • the above object is achieved according WEI terhin at least partly achieved by a device for the internal treatment, in particular for the internal coating of a pipe, in particular for carrying out the aforementioned process, with a plasma generating module, which is to be ⁇ directed through a pipe to be moved and to generate within the tube a plasma, and a Transportme ⁇ mechanism that is adapted to move the Plasmaer Wegungsmo ⁇ dul through the tube.
  • a plasma generation module is understood to mean a one-part or multi-part module with which within the
  • Tube a plasma can be generated.
  • This may, for example, a plasma to act a Elektrodenkonfigu ⁇ ration with at least one or more electrodes or other plasma source.
  • the electrode preferably has a rotationally symmetrical section in order to be able to generate a plasma which is uniform in the circumferential direction of the tube.
  • the electrode may, for example, also be a consumable electrode which, when consumed, provides a precursor for an inner coating of the tube.
  • the plasma generation module is configured to generate a spatially limited plasma. Compared to a plasma that substantially extends over the entire réellevolu ⁇ men to be treated or to be coated tube this has the advantage that the can be adjusted to be treated or to be coated area.
  • the activation of the precursor can take place directly in the region of the coating.
  • the plasma generation module is configured to be moved through a pipe.
  • the Plasmaerzeu ⁇ supply module is in particular constructed to be movable so that it can be moved in ⁇ nergur of the tube.
  • the outer dimensions of the plasma generation module are preferably adapted to the inner cross section of the pipe to be treated or coated.
  • the largest cross- ⁇ expansion of the plasma generation module is at most 50 mm, preferably, preferably ⁇ , a maximum of 30 mm, in particular at most 10 mm.
  • the transport mechanism is adapted to move the Plasmaer ⁇ generation module through the tube, vorzugswei ⁇ se with a predetermined speed.
  • the transport mechanism preferably has at least one controllable drive, such as a motor, for moving the plasma generation module.
  • the transport mechanism can be incorporated rich ⁇ tet, for example, to the fact that plasma generation module to move in a mechanical manner through the tube.
  • the transport may be mechanically coupled to the Plasmaerzeu ⁇ supply module port mechanism in particular, for example by an arm or a traction means such as a supply hose or a supply cable, a cord, a rope or the like.
  • the plasma generation module may be coupled to a drive of the transport mechanism via a pulling means, such as a cable or another flexible element, so that the plasma generation module can be pulled by the transport mechanism through the tube.
  • the transport mechanism can also be set up to produce a pressure gradient within the pipe to be treated or coated, for example by creating a negative pressure in the pipe on one side of the pipe. ma generation module, so that the plasma generation module is transported by the pressure through the pipe.
  • the transport mechanism can also be tethimrich- to move the plasma generation module magnetically by the tube, for example by means provided for this purpose, move ⁇ Licher magnets.
  • the transport mechanism may for example comprise a driven roller and an integrated into the plasma generating module as driving, so that the Plasmaerzeu ⁇ supply module can be moved without an external force through the tube.
  • the aforementioned transport mechanisms can also be combined with each other as desired. All these transport mechanisms also have in common that they can be used in principle for any length of pipes.
  • various embodiments of the method and of the devices for internal treatment, in particular for internal treatment, in particular for inner coating of a tube will be described, wherein the individual embodiments are respectively applicable to the device both for the method and in a corresponding manner for the devices. Furthermore, the individual embodiments can be combined with each other.
  • the plasma is generated using a plasma generation module moving through the tube.
  • This may in particular be the plasma generation module of the device described above. In this way, even pipes with a large length-to-diameter ratio evenly on the inside treated, in particular coated.
  • the plasma generation module comprises a plasma nozzle with which an atmospheric plasma mastrahl is generated.
  • the plasma generation module has a plasma nozzle which is adapted to generate an atmospheric Plas ⁇ mastrahls.
  • the atmospheric plasma beam is preferably generated by electric discharge in a working gas, insbeson ⁇ particular in the plasma.
  • the atmospheric plasma jet is generated in a working gas by means of an arc discharge generated with a high-frequency high voltage, depending on the method of observation of a discharge similar to that of a rock.
  • a high-frequency high voltage is typically a voltage of 1-100 kV, in particular 1-50 kV, preferably 10-50 kV, at a frequency of 1-150 kHz, in particular 10-80 kHz, preferably 10-65 kHz, particularly preferably 10 - 50 kHz understood.
  • a plasma jet is generated, which on the one hand has a high reactivity and on the other hand a relatively low temperature. Due to the high reactivity, an effective treatment of the pipe inside or an effec ⁇ tive activation of the precursor and thus an effective and uniform coating of the pipe inside can be achieved. Due to the low temperature of the plasma jet, damage to the inside of the pipe can be avoided on the other hand.
  • the plasma nozzle can have a nozzle opening, from which a directed plasma jet emerges during operation.
  • the nozzle opening may be arranged and arranged such that the direction of the plasma jet is substantially parallel to the longitudinal axis of the plasma nozzle or to the longitudinal direction of the pipe to be treated, in particular of the pipe to be coated.
  • a bouncing body such as a baffle plate is preferably arranged in front of the nozzle opening, with which the plasma jet can be deflected in the direction of the inner wall of the tube.
  • a nozzle opening of the plasma nozzle is adapted and arranged such that the plasma ⁇ beam obliquely to the longitudinal axis during operation of the plasma nozzle or the exiting obliquely to the longitudinal extension direction to be treated, in particular to be coated tube from the nozzle orifice.
  • the plasma jet to the treated or to be coated inner wall of the tube is open directed ⁇ , so that the inner wall can be applied directly to the plasma jet and / or a precursor can be passed through the plasma jet to the inner wall of the tube.
  • drive means are provided which are adapted to rotate the plasma nozzle or at least the nozzle opening ⁇ relative to the longitudinal axis of the plasma nozzle or to the longitudinal direction of the pipe to be coated. In this way, a uniform treatment or coating of the pipe inner wall over the entire circumference is possible.
  • the plasma generation module has an electrode and a dielectric surrounding the electrode, wherein the electrode is adapted to be supplied with a high-frequency high voltage from a voltage source.
  • a dielectric barrier discharge is understood to be a discharge form between an electrode and a counterelectrode, in which the electrode and the counterelectrode are electrically insulated by a dielectric disposed therebetween, so that no direct discharges between the electrode and the counterelectrode are possible.
  • the dielectric is arranged in particular so that it is located in use between the electrode and the counter electrode each ⁇ concerns.
  • the dielectric may, for example, be a ceramic dielectric.
  • the power input into the plasma takes place at the dielectric barrier discharge substantially capacitive.
  • the tube in particular in the inner coating of a conductive tube, in particular a Metallroh ⁇ res, the tube itself can act as a counter electrode.
  • the tube can be placed in particular to a fixed potential, for example to ground.
  • a separate counter electrode inside or outside of the tube can be seen ⁇ before.
  • Such a counterelectrode can, for example, be moved together with the plasma generation module in the longitudinal extension direction of the tube.
  • the counter electrode may be in particular as part of the plasma generation module out forms ⁇ .
  • a high-frequency high voltage is applied between an electrode of such Plasmaerzeu- supply module and a counter electrode, causing egg ⁇ ner direct discharge between the electrode and the counter electrode.
  • a discharge is understood in contrast to a dielectric barrier discharge, wherein the electrode and the counter electrode are not electrically isolated from each other so that UNMIT ⁇ nent discharges between the electrode and the counter electrode are possible.
  • the discharges between the electrode and the counter electrode may be, in particular arc-like high-frequency discharges, skipped in the individual discharge filaments from the electrode to the counter electrode ⁇ or vice versa.
  • a rotating process gas stream flows into the region of the direct discharges between the electrode and the counterelectrode.
  • the plasma generating module includes an electrode and a process gas supply ⁇ , wherein the electrode is adapted from egg ner voltage source to be supplied with a high-frequency high voltage, and wherein the process gas guide is adapted to guide a rotating process gas stream in the region of the electrode.
  • the process gas stream not only has a velocity component in the longitudinal direction of the pipe or in the direction of movement of the plasma generation module, but also a velocity component in the circumferential direction of Roh ⁇ res, so that the process gas flow within the tube rotates and in particular a kind Vortex forms. It has been found out ⁇ that the high-frequency discharges are affected by such a rotating process gas stream so that a stable and uniform operation. In particular, this allows a more uniform distribution of the plasma or the precursor can be achieved within the tube.
  • the process gas guide can have, for example, a ring of bores inclined obliquely in the circumferential direction, through which an inflowing process gas stream becomes a rotating process gas stream.
  • the plasma generation module or at least a part thereof is moved by magnetic force through the tube.
  • the transport mechanism is adapted to the plasma generation module or at least a part of it by means of magnetic force through the tube to bewe ⁇ gene.
  • the precursor is introduced into the tube, in particular by means of a carrier gas.
  • the precursor can also be fed in gaseous or liquid form through a precursor feed line.
  • the precursor can with such Precursorzutechnisch, in particular a precursor lance guided into the region of the plasma ⁇ the.
  • a precursor inlet allows the precursor to be introduced into the plasma at a defined location and thus to achieve, for example, a spatial separation of the center of the discharges and the activation zone for the precursor.
  • the device has a precursor feed which is adapted to a
  • the device can have a precursor feed line which is set up to introduce a precursor into the tube by means of a carrier gas.
  • a precursor feed line which is set up to introduce a precursor into the tube by means of a carrier gas.
  • an at least partially integrated into the plasma generation module and / or associated with this precursor feed line such as a
  • Precursor lance can be provided with a precursor, preferably directly, can be performed in the region of the plasma can be generated with the plasma generating module.
  • a precursor feed line allows the precursor to be introduced into the plasma at a defined location and thus to achieve, for example, a spatial separation of the center of the discharges and the activation zone for the precursor.
  • the tube can, for example, domestic ner Halb a spool or are arranged between two capacitor plates, whereby the coil or the capacitor with egg ⁇ ner high-frequency high voltage can be applied.
  • the tube is preferably positioned in this case within a Unterbuchum ⁇ lim to facilitate the coupling of the inductive or potassium pazitiven plasma.
  • the frequency of the high-frequency high voltage is preferably in the range of 10 to 75 kHz, in particular 15 to 55 kHz, in particular ⁇ sondere 25 to 45 kHz.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the method and the device for internal treatment, in particular for the inner coating of a tube with a plasma generation module, which is set up for generating direct high-frequency discharges between an electrode and the pipe to be coated
  • a second embodiment of the method and the device for internal treatment in particular for the inner coating of a tube with a plasma generation module, which is adapted to generate direct high-frequency discharges between an electrode and a counter electrode
  • a third embodiment of the method and the device for internal treatment in particular for internal coating a tube with a plasma generation module, which is designed to generate direct high-frequency discharges between an electrode and a counter electrode
  • a fourth embodiment of the method and the device for internal treatment in particular for inner coating of a tube with a plasma generation module, the plasma nozzle for Erzeu ⁇ tion of a atmospheric plasma jet
  • a fifth embodiment of the method and the device for internal treatment in particular for the inner coating of a tube with a plasma generation module, comprising a plasma nozzle for the generation ⁇ supply of an atmospheric
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a first off ⁇ implementation of the method and the apparatus for home nen alliance, in particular for the internal coating of a pipe with a plasma generating module for generating direct ⁇ ter radiofrequency discharges between an electrode and the to be treated or to coating pipe is set up.
  • the tube 2 is an electrically conductive tube, for example a metal tube.
  • the apparatus 10 includes a plasma generation module 12 having an electrode 14 and a transport mechanism 16 configured to move the plasma generation module 12 through the tube 2.
  • the plasma generating module 12 is connected via apulsversor ⁇ supply line to a voltage source which is adapted to generate a high-frequency high voltage. Further, the plasma generation module 12 may be connected via a Pro ⁇ zessgas factoriess réelle with a process gas source.
  • the transport mechanism 16 is shown schematically by an arrow showing a possible direction of movement of the plasma generating module 12 through the pipe 2 in operation ⁇ .
  • the transport mechanism can have a drive which is mechanically coupled to the plasma generation module 12 via a traction means.
  • the traction means may, for example, be a cord, a cable, the process gas supply line or also the voltage supply line for the electrode 14.
  • a pushing means can be provided to the plasma generating module 12 to shoot ⁇ ben through the pipe. 2
  • the electrode 14 of the plasma generation module 12 is surrounded by an electrically non-conductive nozzle tube 18.
  • the nozzle tube 18 may for example consist of ceramic.
  • the Elect ⁇ rode 14 is widened conically at one end of the nozzle tube 18 so that the nozzle tube 18, an annular nozzle opening 20 has ⁇ up about the flared end of the electrode fourteenth
  • an inlet 22 for a process gas 24 is provided, which may be connected to a process gas supply (not shown).
  • the process gas may be, for example, air, nitrogen or a noble gas.
  • a swirl device 26 comprising a Zvi ⁇ 's wall with a ring of obliquely ⁇ set bores 28 in the circumferential direction are provided. Through the swirl device 26, an initiated through the process gas inlet 22 Pro ⁇ zessgas 24 is transferred to a rotating process gas stream 30th
  • a high frequency high voltage is applied between the electrode 14 and the tube 2.
  • the tube 2 is grounded and the electrode 14 is connected to the output of a voltage source.
  • the high frequency high voltage applied between the electrode 14 and the tube 2 results in direct discharges 32 between the flared end of the electrode 14 and the tube. These discharges 32 can in particular occur in the form of individual discharge filaments. to step. Due to the rotating process gas flow 30, it is achieved that the discharges 32 are distributed uniformly over the entire inner circumference 34 of the tube 2. In this way, a ring-shaped discharge seam results during operation, which causes a plasma 36 within the tube 2.
  • a carrier gas mixed with a precursor 38 is introduced into the tube 2, so that the precursor 38 enters the plasma 36 and is activated there.
  • the activated precursor 38 thus leads to Be ⁇ rich plasma 36 to a coating 8 on the inner wall of the pipe 2.
  • the precursor 38 may also be an at least partially integrated into the plasma generating module 12 and connected thereto plasma supply line (not ones shown, provides) be guided into the plasma 36.
  • the plasma generating module 12 is moved during operation with the trans ⁇ port mechanism 16 through the tube 2, so that in this way a uniform treatment or coating of the inner wall of the tube 2 takes place.
  • the movement takes place vorzugswei ⁇ se so that the treatment or coating is formed in downstream of the plasma generating Lesson 12.
  • spacers may be vorgese ⁇ hen 39 to the plasma generating module 12, such as rings made of teflon.
  • the rings are preferably slotted to allow the precursor 38 to pass.
  • a seal (not shown) may also be provided on the plasma generation module 12 which protects the working area of the plasma generation module 12, ie the area of the plasma or the coating from air and contaminants.
  • the precursor 38 can be led to the plasma, in particular by a precursor feed line, such as a precursor lance.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the method and the device for internal treatment, in particular for NEN coating a tube 4 with a Plasmaer Wegungsmo ⁇ module, which is set up to generate direct high-frequency discharges between an electrode and a counter electrode.
  • the device 40 of this embodiment is similar to the device 10 of Fig. 1. The same components are therefore provided with the same reference numerals.
  • the pipe 4 may in particular be an electrically non-conductive pipe, for example a plastic pipe.
  • the plasma generation module 42 has a tubular counter electrode 44 which is moved in operation together with the nozzle tube 18 and the electrode 14 of the transport ⁇ mechanism 16 through the pipe 4.
  • the counterelectrode 44 may be connected to the nozzle tube 18, for example via a spacer.
  • the counter electrode 44 may also rest directly on the nozzle tube 18.
  • the outer diameter of the counterelectrode 44 can, as shown in FIG. 2, be adapted essentially to the inner diameter of the tube 4.
  • the counter electrode 44 also serves to guide the plasma generation module 42 in the tube 4.
  • the outer diameter of the counter electrode 44 may be smaller than the inner diameter of the tube 4.
  • guide elements for guiding the plasma generation module 42 in the tube 4 are preferably provided.
  • Guide elements may, for example, sliding elements, for example of Teflon, or also to act rollers, which are mounted preferably spring-loaded to allow a low-friction Füh ⁇ tion of the plasma generation module 42 in the pipe. 4
  • the guide can also be done by an air cushion.
  • the high-frequency high voltage is applied in thisrtzsbei ⁇ game between the electrode 14 and the counter electrode 44, so that the discharges 32 between the electrode 14 and the counter electrode 44 occur.
  • the execution ⁇ example of FIG. 1 may be a precursor for a coating 38 with a carrier gas in the area of the by The charge eventually generate plasma 32 and is activated there, so that in the region of the plasma 36 a coating 8 on the inner wall of the tube 4 is formed.
  • the plasma generation module 42 may include at least a portion of a
  • Precursor feed (not shown) to guide a precursor 38 in the region of the plasma 36.
  • the device 60 comprises a plasma generation module 62, which is set up to generate direct high-frequency discharges between an electrode and a counterelectrode.
  • the tube 6 can be a elekt ⁇ driven conductive, but also an electrically non-conductive tube.
  • the device 60 of this embodiment is similar to the device 10 of Fig. 1. Corresponding components are given the same reference numerals.
  • the electrode 64 of the plasma generation module 62 preferably has a rod-shaped electrode instead of a conically widened end.
  • the plasma generation module 62 additionally comprises a counterelectrode 66, which is arranged behind the electrode 64 at a specific distance in the longitudinal direction of the tube 6.
  • the counterelectrode 66 may be connected to the electrode 14 or the rest of the plasma generation module 62, for example, via a heat-resistant insulator, for example made of ceramic or a heat-resistant plastic.
  • the counter electrode 66 can also be moved separately from the plasma generation module 62 through the tube 4, for example by means of magnetic force.
  • the plasma generating module 2 and / or the de Jacobelektro- 66 can be guided respectively by a moving outside the pipe 4 Mag ⁇ Neten through the pipe.
  • the plasma generation module 62 is transported through the tube.
  • the electrode 64 and the counterelectrode 66 are preferably kept substantially the same distance apart during the movement.
  • a high-frequency high voltage is applied between the electrode 64 and the counterelectrode 66, so that a direct discharge 68 occurs between the electrode 64 and the counterelectrode 66.
  • the discharge 68 is kanali ⁇ siert substantially on the axis between the electrode 64 and the counter electrode 66 and there shows the visual appearance of an arc.
  • this is not a DC arc, but a high frequency discharge.
  • a plasma 72 is generated in the tube 6.
  • a precursor 38 can be guided with a carrier gas into the region of the plasma 72 and activated there.
  • the precursor 38 is distributed uniformly over the inner circumference of the tube, so that the inner wall of the tube 6 is uniformly coated by the activated precursor 38.
  • the plasma generation module 62 may include at least a portion of a precursor feed (not shown) to direct a precursor 38 into the region of the plasma 76.
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of the method and device for the internal treatment, in particular for domestic nenbe Anlagenung of a tube 6.
  • the apparatus 80 includes a plasma generation module 82 that has a plasma nozzle 84 for generating He ⁇ an atmospheric plasma jet 86th
  • the tube 6 may again be an electrically conductive or an electrically non-conductive tube.
  • the plasma nozzle 84 has a metal nozzle tube 88 that tapers substantially conically to a nozzle tube orifice 90.
  • the nozzle tube 88 has a Swirl device 92 comprises an intermediate wall with a rim of bores 94 set obliquely in the circumferential direction, through which a process gas 98 introduced through an intended inlet 96 is twisted into a rotating process gas 100.
  • the downstream, tapered part of the nozzle pipe 88 will, therefore, flows through the process gas in the form of a vortex, the core runs along the longitudinal axis of the SI ⁇ senrohrs 88th In the nozzle tube 88 is a central
  • Electrode 102 which protrudes coaxially in the direction of the tapered portion in the nozzle tube 88. Furthermore, the plasma nozzle 84 has a ceramic tube 104 for electrical insulation.
  • arc and "arc discharge” are used herein as a phenomenological description of the discharge, since the discharge 106 occurs in the form of an arc.
  • arc is otherwise also referred to as
  • Discharge form used for DC discharges with the substantial constant voltage values is a high-frequency discharge in the form of an arc, ie a high-frequency arc discharge.
  • the process gas which is located in the area of the vortex core and thus in the immediate vicinity of the arc with high flow rotates speed, comes with the arc in intimate Be ⁇ touch and is characterized z. T. transferred to plasma state, so that an atmospheric plasma jet 86 through the nozzle opening 90 from the plasma nozzle 84 exits.
  • a precursor 38 can be guided by means of a carrier gas into the region of the plasma jet 86 and activated there by the plasma jet 86.
  • the plasma generation module 82 may include at least a portion of a precursor feed (not shown) to form a
  • the activated precursor 38 then forms a coating 8 on the inner wall of the tube 6 in the region of the plasma jet 86.
  • the tube can be coated on the inside in this way.
  • a bouncing body such as a baffle plate 108 may be arranged in front of the Düsenöff ⁇ tion, through which the plasma jet 86 in the direction of the inner wall of the tube. 6 is distracted.
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of the method and the device for internal treatment, in particular for internal coating of a tube 6.
  • the device 110 comprises a plasma generation module 112, which has a plasma nozzle 114 for generating an atmospheric plasma jet 86.
  • the tube 6 may again be an electrically conductive tube or an electrically non-conductive tube.
  • the plasma nozzle 114 is similar to the plasma nozzle 84 of FIG. 4. egg ⁇ Nander corresponding components are provided with the same principlesszei ⁇ chen.
  • the nozzle opening 90 is arranged at the plasma nozzle 114 so that the plasma jet 86 obliquely to the longitudinal axis the plasma nozzle 114 exits.
  • the plasma jet 86 is thereby directed to the tube inner wall of the tube 6.
  • a coating for example, guided by a carrier gas into the plasma jet 86 may be directed precursor 38 on the tube inner wall by the plasma beam 86 in this manner, so that a more effective coating is made possible.
  • the plasma nozzle 114 is connected to a rotary drive 116, which rotates the plasma nozzle 114 in operation about its longitudinal axis.
  • the inner wall of the tube 6 can be applied over the entire circumference ge ⁇ with the plasma jet 86 and with the precursor 38 so that a uniform treatment or coating is achieved.
  • the rotary actuator 116 may also be configured to rotate only part of the plasma nozzle 114 with the nozzle opening 90.
  • the rotary drive 116 may be, for example, be an electrical motor or also ⁇ rule to a rotor which is driven by the process gas 98th
  • Fig. 6 shows a sixth embodiment of the method and device for the internal treatment, in particular for domestic nenbe Anlagenung a tube 2.
  • the apparatus 120 includes a plasma generating module 122 which is adapted to generate a ⁇ lektrischen the barrier discharge.
  • the tube 2 is an electrically conductive tube.
  • the plasma generation module 122 has an inner electrode 124, which has a rotationally symmetrical, in particular cylindrical, part 126.
  • the cylindrical part 126 of the electrode 124 is surrounded by a dielectric 128 in the form of a plastic tube.
  • a high-frequency high voltage is applied between the inner electrode 124 and the tube 2 . Since the dielectric 128 prevents a direct discharge between the inner electrode 124 and the tube 2, the dielectric barrier discharge 130 occurs between the two electrodes, as a result of which a plasma 132 is produced in the tube 2.
  • a precursor 38 via a carrier gas in the Area of the plasma 132 and activated there by the plasma 132. This results in a coating of the inner wall of the tube 2 in the area of the plasma 132.
  • One or both sides of the discharge area can each have a seal in order to protect the treatment or coating area from air or dirt.
  • a precursor feed line is preferably provided in such a case in order to lead the precursor directly to the plasma 132.
  • the device 140 comprises a plasma generation module which is set up to produce a dielectric barrier discharge.
  • the tube 4 is an electrically non-conductive tube.
  • the exemplary embodiment in FIG. 7 is similar to the exemplary embodiment shown in FIG.
  • Corresponding Components ⁇ th are designated by like reference numerals.
  • the embodiment in Fig. 7 differs from the exporting ⁇ approximately example of FIG. 6 in that an additional, au ⁇ arranged ßerraum of the tube 4 opposite electrode 142 is provided.
  • the dielectric 128 can also be dispensed with.
  • the pipe 4 itself is necessary for the dielectric barrier discharge ⁇ dielectric.
  • the high-frequency high voltage is applied between the inner electrode 124 and the counter electrode 142, so that a dielectric barrier discharge 130 and thus a plasma 132 are generated in the tube 4.
  • precursor 38 can be activated there, conducted with a carrier gas into the plasma 132, so that the precursor 38 and in the region of the plasma 132 leads to the formation of a coating 8 on the inner surface of the tube 4.
  • the plasma generation module 122 is moved by the transport mechanism 16 through the tube 4. At the same time moving in parallel counter ⁇ electrode 142, for example by ei ⁇ NEN designated drive 144.
  • the overall can counter-electrode 142 and the plasma generation module 122 also may be ⁇ genetically coupled so that movement of the Plasmaerzeu ⁇ supply module 122 by magnetic force causes the co-movement of the counter electrode 142.
  • Fig. 8 shows an eighth embodiment of the method and device for the internal treatment, in particular for domestic nenbezelung a pipe 6.
  • the device 160 includes a plasma generating module 162 which is adapted to generate a ⁇ lektrischen the barrier discharge.
  • the tube 6 may be an electrically conductive or an electrically non-conductive tube.
  • the embodiment in Fig. 8 is similar to the,sbei ⁇ game of FIG. 7. Corresponding components are provided with the same reference numerals. Unlike in Fig. 7, the counter electrode 142 in the embodiment in FIG. 8 is disposed inside ⁇ half of the tube 6. The dielectric 128 projects longitudinally far beyond the cylindrical portion 126 to prevent direct discharges between the electrode 124 and the counter electrode 142. Furthermore, the portion 126 and thus the discharge region is kept narrow in order to keep the precipitate of the precursor used for the coating 38 on the counter electrode 142 low in a coating.
  • the counterelectrode 142 may be mechanically connected to the dielectric 128 and so together with the rest of the plasma generating module 162 are moved via the transport mechanism 16 through the tube 6.
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of the alternative method for internal treatment, in particular for inner coating of a tube 202, in which an inductively coupled plasma is generated in the tube 202.
  • the tube 202 is preferably an electrically non-conductive tube in order to enable the in ⁇ duktive coupling of the plasma.
  • the tube 202 is placed in a low pressure environment, within a coil 204 for this purpose.
  • the coil 204 is connected to a high-frequency high-voltage source, so that an inductively coupled plasma 206 is generated within the tube during operation.
  • a precursor is preferably before ⁇ a carrier gas introduced into this Plas ⁇ 206 ma 38, so that it is ⁇ tivated ak by the plasma 206 and forms a coating on the inner wall of the crude ⁇ res 202nd
  • Fig. 10 shows a further embodiment of the alternatively ⁇ ven method for internal treatment, in particular for ⁇ for indoor coating of a tube in which a capacitively coupled plasma in the pipe 202 is generated.
  • the tube 202 is preferably an electrically non-conductive tube to facilitate inductive coupling of the plasma.
  • the exemplary embodiment in FIG. 10 differs from the exemplary embodiment in FIG. 9 in that, instead of the coil 204, capacitor plates 214, 216 are arranged around the tube 202, the capacitor plates 214, 216 being connected to a high-frequency high-voltage source, so that in Be ⁇ drove within the tube 202, a capacitively coupled plasma 206 is generated.
  • a precursor is introduced into the tube 202 38, and activated in the plasma 206, so as to form a coating on the inner wall of the tube 202 preferential ⁇ by means of a carrier gas.
  • a carrier gas for a coating, a precursor is introduced into the tube 202 38, and activated in the plasma 206, so as to form a coating on the inner wall of the tube 202 preferential ⁇ by means of a carrier gas.
  • the aim of the treatment can be, for example, the achievement of a non-stick effect and / or biofilm reduction by targeted deposition of antimicrobial substances and / or adhesion promotion by targeted chemical functionalization and / or surface smoothing and / or the achievement of corrosion protection, and / the surface hardening.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres (2, 4, 6), bei dem innerhalb des zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Rohres (2, 4, 6) ein Plasma (36, 72, 132) erzeugt wird und bei dem das Plasma (36, 72, 132) unter Verwendung eines durch das Rohr (2, 4, 6) bewegten Plasmaerzeugungsmoduls (12, 42, 62, 82, 112, 122, 162) erzeugt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres (202), bei dem innerhalb des Rohres (202) ein induktiv oder kapazitiv gekoppeltes Plasma (206) erzeugt wird und optional ein Precursor (38) derart mit dem Plasma (206) in Wechselwirkung gebracht wird, dass sich auf der Innenseite des Rohres (202) eine Beschichtung (8) bildet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (10, 40, 60, 80, 110, 120, 140, 160) eingerichtet zur Durchführung eines dieser Verfahren oder aufweisend jeweilige Mittel zur Durchführung eines der dieser Verfahren sowie eine Vorrichtung (10, 40, 60, 80, 110, 120, 140, 160) zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres (2, 4, 6) mit einem Plasmaerzeugungsmodul (12, 42, 62, 82, 112, 22, 162), das dazu eingerichtet ist, durch ein Rohr (2, 4, 6) bewegt zu werden und innerhalb des Rohres (2, 4, 6) ein Plasma (36, 72, 132) zu erzeugen, und mit einem Transportmechanismus (16), der dazu eingerichtet ist, das Plasmaerzeugungsmodul (12, 42, 62, 82, 112, 122, 162) durch das Rohr (2, 30 4, 6) hindurch zu bewegen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres sowie eine Vor¬ richtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres, insbesondere zur Durchführung eines der zuvor genannten Verfahren.
Plasmabehandlungen werden im Stand der Technik verwendet, um die Eigenschaften einer Oberfläche zu verändern, beispielsweise um deren Benetzbarkeit zu erhöhen.
Beschichtungen werden in einer Vielzahl technischer Produkte verwendet, um deren Eigenschaften zu verändern oder zu verbessern. Dabei erstreckt sich das Spektrum der gewünschten Funktionen der Beschichtung von Änderung der optischen Eigen- schaffen über die Verbesserung der Verschmutzungsneigung bis hin zu korrosionsschützender Wirkung.
Beschichtungen können mittels verschiedenster Verfahren aufgetragen werden. Bekannt sind insbesondere nasschemische Ver- fahren wie Lackieren, Tauchen oder Streichen sowie der Auftrag von Beschichtungen über die Gasphase, beispielsweise mittels Bedampfen, Sputtern oder chemischer Gasphasenabschei- dung (engl. Chemical Vapor Deposition, CVD) . Insbesondere das CVD-Verfahren eignet sich hervorragend zur Auftragung von Schichten mit unterschiedlichsten Eigenschaften, da hier durch die Prozessführung maßgeblicher Einfluss auf die sich einstellenden Schichteigenschaften genommen werden kann.
In den letzten Jahren fand insbesondere auf dem Gebiet der CVD-Beschichtung mittels atmosphärischer Plasmen eine rasante Entwicklung statt. Die sogenannte Atmosphärendruck-Plasma¬ technik (AD-Plasmatechnik) bietet aufgrund von Kosten- und Prozessvorteilen ein hohes Anwendungspotential in den Berei- chen Photovoltaik und Medizintechnik, aber auch im Bereich der Anlagen- und Kraftwerkstechnik. Speziell im zuletzt genannten Bereich sind oftmals Beschichtungen von Interesse, die Hafteigenschaften einer Oberfläche optimieren und/oder Beschichtungen mit einer hohen Barrierewirkung gegenüber korrosiven Medien.
Die Beschichtung von Rohren mit einem Innendurchmesser kleiner 15cm ist mit dem AD-Plasmaverfahren praktisch nicht mög- lieh. Ferner stößt die Beschichtung von Rohren mit einer Länge von mehr als Im auf erhebliche Schwierigkeiten.
Für die Beschichtung der Innenseite von Rohren mit geringerem Durchmesser und/oder größerer Länge oder ähnlichen Hohlräumen kommen daher nur alternative Beschichtungsverfahren wie beispielsweise Tauchlackieren infrage, die allerdings gegenüber der AD-Plasmatechnik Nachteile aufweisen. Als nachteilig erweisen sich insbesondere der für alternative Verfahren not¬ wendige erhöhte Anlagenaufwand, die höhere Schichtdicke, der Einsatz giftiger oder anderweitig problematischer Lösungsmittel sowie die notwendige thermische Nachbehandlung.
Aufgrund dieser Nachteile wurde in der Praxis auf eine Innen¬ behandlung bzw. eine Innenbeschichtung von Rohren mit einem Durchmesser kleiner als 15cm und/oder einer Länge von mehr als Im weitgehend verzichtet. Stattdessen wurden beispiels¬ weise widerstandsfähige Werkstoffe für die Herstellung der Rohre verwendet, deren Verwendung aber häufig zu erheblichen Mehrkosten gegenüber einer Plasmabehandlung bzw. Beschichtung führt oder deren Einsatz aus anderen Gründen im Gesamtsystem auf Schwierigkeiten stößt oder dessen Wirtschaftlichkeit mindert .
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor- richtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen die Behandlung, insbesondere die Beschichtung der Innenseiten von Rohren mit geringem Durchmesser und/oder großer Länge mittels Plasma, insbesondere mittels des AD-Plasmaverfahrens ermög¬ licht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zumindest teilweise durch ein Verfahren zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbe- schichtung eines Rohres gelöst, bei dem innerhalb des zu be¬ handelnden, insbesondere zu beschichtenden Rohres ein Plasma erzeugt wird und bei dem das Plasma unter Verwendung eines durch das Rohr bewegten Plasmaerzeugungsmoduls erzeugt wird. Vorzugsweise wird ein Precursor derart mit dem Plasma in Wechselwirkung gebracht, dass sich auf der Innenseite des Rohres eine Beschichtung bildet.
Es wurde festgestellt, dass mit diesem Verfahren eine gleich- mäßige Behandlung, insbesondere Beschichtung einer Rohrinnenwand erreicht werden kann. Insbesondere erlaubt das innerhalb des Rohres erzeugte Plasma, einen Precursor in unmittelbarer Nähe einer zu beschichtenden Rohrinnenwand zu aktivieren, so dass der Precursor eine gleichmäßige Beschichtung auf der Rohrinnwand bildet.
Weiterhin kann durch die Aktivierung des Precursors in unmittelbarer Nähe des Beschichtungsorts eine genaue Dosierung er¬ reicht und so die gewünschte Dicke der Beschichtung einge- stellt werden.
Bei dem im Rohr erzeugten Plasma handelt es sich vorzugsweise um ein atmosphärisches Plasma, das beispielsweise mittels ei¬ ner Koronaentladung, mittels einer dielektrischen Barriere- entladung oder mittels einer lichtbogenartigen Entladung erzeugt werden kann.
Unter einem Precursor wird vorliegend eine Substanz verstanden, die geeignet ist, eine Beschichtung auf der Innenseite des Rohres auszubilden. Beispielsweise kann es sich bei dem Precursor um eine chemische Verbindung handeln, die durch Polymerisation oder eine andere chemische Reaktion das gewünschte Beschichtungsmaterial ergibt. Durch die Wechselwir- kung mit dem Plasma kann der Precursor beispielsweise frag¬ mentiert und/oder teilweise ionisiert werden, so dass sich seine Reaktionsfähigkeit erhöht. Weiterhin kann das Plasma auch eine notwendige Aktivierungsenergie zur Verfügung stel- len, die für eine chemische Reaktion des Precursors, insbe¬ sondere für eine Polymerisation, erforderlich ist. Ein Beispiel für einen geeigneten Precursor ist Hexamethyldisiloxan (HMDSO) . Der Precursor kann beispielsweise in flüssiger, gasförmiger oder fester Form bereitgestellt werden. Ein flüssi- ger oder gasförmiger Precursor kann beispielsweise über eine Precursorzuleitung in das Rohr hinein geführt werden. Weiterhin kann der Precursor auch mittels eines Trägergases in das Rohr hinein geführt werden. Unter einem Rohr wird vorliegend ein länglicher, beidseitig geöffneter Hohlkörper verstanden. Rohre haben häufig runde Querschnitte; es sind jedoch auch andere Querschnitte denk¬ bar. Das Rohr kann gerade ausgebildet sein oder auch eine Krümmung aufweisen. Der Innendurchmesser des Rohres beträgt vorzugsweise maximal 15 cm, weiter bevorzugt maximal 10 cm, insbesondere maximal 5 cm. Das Länge-zu-Durchmesser Verhält¬ nis des zu beschichtenden Rohres beträgt vorzugsweise mindes¬ tens 5, weiter bevorzugt mindestens 10, insbesondere mindes¬ tens 20. Eine gleichmäßige Innenbehandlung, insbesondere In- nenbeschichtung von Rohren mit kleinem Durchmesser und/oder mit großem Länge-zu-Durchmesser Verhältnis ist mit herkömmlichen Plasmabehandlungs- bzw. Beschichtungsverfahren sehr schwierig, so dass das beschriebene Verfahren besonders bei diesen Rohren vorteilhaft ist.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin zu¬ mindest teilweise gelöst durch eine Vorrichtung, eingerichtet zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder einer Ausführungsform des Verfahrens oder aufweisend jeweilige Mittel zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder einer Ausführungsform des Verfahrens. Die jeweiligen Mittel können jeweils verschieden voneinander sein. Es kann sich jedoch zumindest teilweise auch um dieselben Mittel handeln .
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß wei- terhin zumindest teilweise gelöst durch eine Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres, insbesondere zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens, mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das dazu einge¬ richtet ist, durch ein Rohr bewegt zu werden und innerhalb des Rohres ein Plasma zu erzeugen, und mit einem Transportme¬ chanismus, der dazu eingerichtet ist, das Plasmaerzeugungsmo¬ dul durch das Rohr hindurch zu bewegen.
Unter einem Plasmaerzeugungsmodul wird vorliegend ein ein- oder mehrteiliges Modul verstanden, mit dem innerhalb des
Rohres ein Plasma erzeugt werden kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Plasmadüse, um eine Elektrodenkonfigu¬ ration mit mindestens einer oder mehreren Elektroden oder um eine andere Plasmaquelle handeln. Die Elektrode weist vor- zugsweise einen rotationssymmetrischen Abschnitt auf, um ein in Umfangsrichtung des Rohres gleichmäßiges Plasma erzeugen zu können.
Bei speziellen Ausführungsformen kann es sich bei der Elekt- rode beispielsweise auch um eine sich verbrauchende Elektrode handeln, die beim Verbrauch einen Precursor für eine Innenbeschichtung des Rohres zur Verfügung stellt.
Vorzugsweise ist das Plasmaerzeugungsmodul dazu eingerichtet, ein räumlich beschränktes Plasma zu erzeugen. Gegenüber einem Plasma, dass sich im Wesentlichen über das gesamte Innenvolu¬ men des zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Rohres erstreckt hat dies den Vorteil, dass der zu behandelnde bzw. zu beschichtende Bereich eingestellt werden kann. Zudem kann bei einer Beschichtung die Aktivierung des Precursors unmittelbar im Bereich der Beschichtung erfolgen. Das Plasmaerzeugungsmodul ist dazu eingerichtet durch ein Rohr bewegt zu werden. Zu diesem Zweck ist das Plasmaerzeu¬ gungsmodul insbesondere beweglich ausgebildet, so dass es in¬ nerhalb des Rohres verfahren werden kann. Weiterhin sind die Außenabmessungen des Plasmaerzeugungsmoduls vorzugsweise an den Innenquerschnitt des zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Rohres angepasst. Vorzugsweise beträgt die größte Quer¬ ausdehnung des Plasmaerzeugungsmoduls maximal 50 mm, vorzugs¬ weise maximal 30 mm, insbesondere maximal 10 mm. Zur Behand- lung, insbesondere zur Beschichtung von Rohren mit besonderes kleinem Innendurchmessern können jedoch auch Plasmaerzeugungsmodule mit einer größten Querausdehnung von maximal 1 mm oder Millimeterbruchteilen zur Verfügung gestellt werden. Der Transportmechanismus ist dazu eingerichtet, das Plasmaer¬ zeugungsmodul durch das Rohr hindurch zu bewegen, vorzugswei¬ se mit einer vorgebbaren Geschwindigkeit. Zu diesem Zweck weist der Transportmechanismus vorzugsweise mindestens einen steuerbaren Antrieb wie zum Beispiel einen Motor auf, um das Plasmaerzeugungsmodul zu bewegen.
Der Transportmechanismus kann beispielsweise dazu eingerich¬ tet sein, dass Plasmaerzeugungsmodul auf mechanische Weise durch das Rohr zu bewegen. Zu diesem Zweck kann der Trans- portmechanismus insbesondere mechanisch mit dem Plasmaerzeu¬ gungsmodul gekoppelt sein, beispielsweise durch einen Arm oder ein Zugmittel wie einen Versorgungsschlauch oder ein Versorgungskabel, eine Schnur, ein Seil oder dergleichen. Beispielsweise kann das Plasmaerzeugungsmodul über ein Zug- mittel wie ein Seil oder einem anderen flexiblen Element mit einem Antrieb des Transportmechanismus gekoppelt sein, so dass das Plasmaerzeugungsmodul vom Transportmechanismus durch das Rohr gezogen werden kann. Alternativ kann der Transportmechanismus auch dazu eingerichtet sein, innerhalb des zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Rohres ein Druckgefälle zu erzeugen, zum Beispiel durch Erzeugung eines Unterdrucks im Rohr auf einer Seite des Pias- maerzeugungsmoduls , so dass das Plasmaerzeugungsmodul durch den Druck durch das Rohr transportiert wird.
Alternativ kann der Transportmechanismus auch dazu eingerich- tet sein, das Plasmaerzeugungsmodul magnetisch durch das Rohr zu bewegen, beispielsweise mittels dafür vorgesehener, beweg¬ licher Magnete.
Alternativ kann der Transportmechanismus auch einen in das Plasmaerzeugungsmodul integrierten Antrieb wie zum Beispiel eine angetriebene Rolle aufweisen, so dass das Plasmaerzeu¬ gungsmodul ohne äußere Krafteinwirkung durch das Rohr bewegt werden kann. Die zuvor genannten Transportmechanismen können auch beliebig miteinander kombiniert werden. Allen diesen Transportmechanismen ist zudem gemein, dass sie im Prinzip für beliebig lange Rohre eingesetzt werden können. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtungen zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres beschrieben, wobei die einzelnen Ausführungsformen jeweils sowohl für das Verfahren als auch in entsprechen- der Weise für die Vorrichtungen anwendbar sind. Weiterhin sind die einzelnen Ausführungsformen untereinander kombinierbar .
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Plasma un- ter Verwendung eines durch das Rohr bewegten Plasmaerzeugungsmoduls erzeugt. Hierbei kann es sich insbesondere um das Plasmaerzeugungsmodul der zuvor beschriebenen Vorrichtung handeln. Auf diese Weise können auch Rohre mit einem großen Länge-zu-Durchmesser Verhältnis gleichmäßig innenseitig be- handelt, insbesondere beschichtet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Plasmaerzeugungsmodul eine Plasmadüse, mit der ein atmosphärischer Pias- mastrahl erzeugt wird. Bei einer entsprechenden Ausführungs¬ form der Vorrichtung weist das Plasmaerzeugungsmodul eine Plasmadüse auf, die zur Erzeugung eines atmosphärischen Plas¬ mastrahls eingerichtet ist.
Der atmosphärische Plasmastrahl wird vorzugsweise durch elektrische Entladung in einem Arbeitsgas erzeugt, insbeson¬ dere in der Plasmadüse. Vorzugsweise wird der atmosphärische Plasmastrahl durch eine mit einer hochfrequenten Hochspannung erzeugten Bogenentladung - je nach Betrachtungsweise auch bo- genähnlicher Entladung - in einem Arbeitsgas erzeugt. Unter einer hochfrequenten Hochspannung wird typischerweise eine Spannung von 1 - 100 kV, insbesondere 1 - 50 kV, bevorzugt 10 - 50 kV, bei einer Frequenz von 1 - 150 kHz, insbesondere 10 - 80 kHz, bevorzugt 10 - 65 kHz, insbesondere bevorzugt 10 - 50 kHz verstanden.
Auf diese Weise wird ein Plasmastrahl erzeugt, der einerseits eine hohe Reaktivität und andererseits eine verhältnismäßig geringe Temperatur aufweist. Durch die hohe Reaktivität kann eine effektive Behandlung der Rohrinnenseite bzw. eine effek¬ tive Aktivierung des Precursors und damit eine effektive und gleichmäßige Beschichtung der Rohrinnenseite erreicht werden. Durch die geringe Temperatur des Plasmastrahls können ande- rerseits Beschädigungen der Rohrinnenseite vermieden werden.
Die Plasmadüse kann insbesondere eine Düsenöffnung aufweisen, aus der im Betrieb ein gerichteter Plasmastrahl austritt. Die Düsenöffnung kann so eingerichtet und angeordnet sein, dass die Richtung des Plasmastrahls im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Plasmadüse bzw. zur Längserstreckungsrichtung des zu behandelnden, insbesondere des zu beschichtenden Rohres verläuft. In diesem Fall ist vor der Düsenöffnung vorzugsweise ein Prellkörper wie z.B. eine Prellscheibe angeord- net, mit dem der Plasmastrahl in Richtung der Innenwand des Rohres abgelenkt werden kann. Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine Düsenöffnung der Plasmadüse so eingerichtet und angeordnet, dass der Plasma¬ strahl im Betrieb schräg zur Längsachse der Plasmadüse bzw. schräg zur Längserstreckungsrichtung des zu behandelnden, insbesondere zu beschichtenden Rohres aus der Düsenöffnung austritt. Auf diese Weise ist der Plasmastrahl gegen die zu behandelnde bzw. zu beschichtende Innenwand des Rohres ge¬ richtet, so dass die Innenwand direkt mit dem Plasmastrahl beaufschlagt werden kann und/oder ein Precursor durch den Plasmastrahl auf die Innenwand des Rohres geführt werden kann. Vorzugweise sind Antriebsmittel vorgesehen, die dazu eingerichtet sind, die Plasmadüse oder zumindest die Düsen¬ öffnung relativ zur Längsachse der Plasmadüse bzw. zur Längserstreckungsrichtung des zu beschichtenden Rohres zu drehen. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Behandlung bzw. Be- schichtung der Rohrinnenwand über den gesamten Umfang möglich.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zwi- sehen einer Elektrode des Plasmaerzeugungsmoduls und einer
Gegenelektrode eine dielektrische Barriereentladung erzeugt. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Vorrichtung weist das Plasmaerzeugungsmodul eine Elektrode und ein die Elektrode umgebendes Dielektrikum auf, wobei die Elektrode dazu eingerichtet ist, von einer Spannungsquelle mit einer hochfrequenten Hochspannung versorgt zu werden.
Unter einer dielektrischen Barriereentladung wird eine Entladungsform zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode verstanden, bei der die Elektrode und die Gegenelektrode durch ein dazwischen angeordnetes Dielektrikum elektrisch isoliert sind, so dass keine direkten Entladungen zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode möglich sind. Bei der Vorrichtung ist das Dielektrikum daher insbesondere so ange- ordnet, dass es im Betrieb zwischen der Elektrode und der je¬ weiligen Gegenelektrode angeordnet ist. Bei dem Dielektrikum kann es sich beispielsweise um ein keramisches Dielektrikum handeln. Die Leistungseinkopplung in das Plasma erfolgt bei der dielektrischen Barriereentladung im Wesentlichen kapazitiv .
Bei der Innenbehandlung, insbesondere bei der Innenbeschich- tung eines leitfähigen Rohres, insbesondere eines Metallroh¬ res, kann das Rohr selbst als Gegenelektrode fungieren. Zu diesem Zweck kann das Rohr insbesondere auf ein festes Potential, beispielsweise auf Masse gelegt werden. Alternativ, insbesondere bei der Innenbehandlung bzw. Innenbeschichtung eines elektrisch nicht-leitenden Rohres, kann auch eine separate Gegenelektrode innerhalb oder außerhalb des Rohres vor¬ gesehen sein. Eine solche Gegenelektrode kann beispielsweise zusammen mit dem Plasmaerzeugungsmodul in Längserstreckungs- richtung des Rohres bewegt werden. Die Gegenelektrode kann insbesondere auch als Teil des Plasmaerzeugungsmoduls ausge¬ bildet sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine hochfrequente Hochspannung derart zwischen einer Elektrode des Plasmaerzeu- gungsmoduls und einer Gegenelektrode angelegt, dass es zu ei¬ ner direkten Entladung zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode kommt. Unter einer direkten Entladung wird im Gegensatz zu einer dielektrischen Barriereentladung eine Entladung verstanden, bei der die Elektrode und die Gegenelektrode nicht elektrisch gegeneinander isoliert sind, so dass unmit¬ telbare Entladungen zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode möglich sind. Bei den Entladungen zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode kann es sich insbesondere um lichtbogenartige Hochfrequenzentladungen handeln, bei der einzelne Entladungsfilamente von der Elektrode auf die Gegen¬ elektrode bzw. umgekehrt überschlagen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens strömt ein rotierender Prozessgasstrom in den Bereich der direkten Ent- ladungen zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Vorrichtung umfasst das Plasmaerzeugungsmodul eine Elektrode und eine Prozessgas¬ zuführung, wobei die Elektrode dazu eingerichtet ist, von ei- ner Spannungsquelle mit einer hochfrequenten Hochspannung versorgt zu werden, und wobei die Prozessgasführung dazu eingerichtet ist, einen rotierenden Prozessgasstrom in den Bereich der Elektrode zu führen.
Unter einem rotierenden Prozessgasstrom wird verstanden, dass der Prozessgasstrom nicht nur eine Geschwindigkeitskomponente in Längserstreckungsrichtung des Rohres bzw. in Bewegungsrichtung des Plasmaerzeugungsmoduls aufweist, sondern auch eine Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung des Roh¬ res, so dass der Prozessgasstrom innerhalb des Rohres rotiert und insbesondere eine Art Vortex bildet. Es hat sich heraus¬ gestellt, dass die hochfrequenten Entladungen durch einen solchen rotierenden Prozessgasstrom so beeinflusst werden, dass ein stabilerer und gleichmäßigerer Betrieb möglich ist. Insbesondere kann hierdurch eine gleichmäßigere Verteilung des Plasmas bzw. des Precursors innerhalb des Rohres erreicht werden . Zur Erzeugung eines rotierenden Prozessgasstroms kann die Prozessgasführung beispielsweise einen Kranz von schräg in Umfangsrichtung angestellten Bohrungen aufweisen, durch den ein einströmender Prozessgasstrom zu einem rotierenden Prozessgasstrom wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Plasmaerzeugungsmodul oder zumindest ein Teil davon mittels Magnetkraft durch das Rohr bewegt. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Vorrichtung ist der Transportmechanismus dazu eingerichtet, das Plasmaerzeugungsmodul oder zumindest einen Teil davon mittels Magnetkraft durch das Rohr zu bewe¬ gen. Beispielsweise kann im Betrieb ein Magnet außen am Rohr entlang gefahren werden, durch dessen Magnetkraft ein entsprechender Magnet oder ein magnetisches Material am Plasma- erzeugungsmodul und damit das Plasmaerzeugungsmodul selbst mitbewegt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Precursor in das Rohr eingeleitet, insbesondere mittels eines Trägergases. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche und gleichmäßige bzw. dosierbare Zuführung des Precursorgases möglich, so dass eine gleichmäßige Beschichtung der Innensei¬ te des Rohres erreicht werden kann. Der Precursor kann in gasförmiger oder flüssiger Form auch durch eine Precursor- zuleitung zugeführt werden. Insbesondere kann der Precursor mit einer solchen Precursorzuleitung, insbesondere einer Precursor-Lanze, bis in den Bereich des Plasmas geführt wer¬ den. Weiterhin erlaubt eine solche Precursorzuleitung, den Precursor an einem definierten Ort in das Plasma einzuspeisen und somit beispielsweise eine räumliche Trennung des Zentrums der Entladungen und der Aktivierungszone für den Precursor zu erreichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Precursorzufuhr auf, die dazu eingerichtet ist, einen
Precursor in den Bereich eines mit dem Plasmaerzeugungsmodul erzeugten Plasmas zu führen. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Precursorzuleitung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, einen Precursor mittels eines Trägergases in das Rohr einzuführen. Insbesondere kann eine zumindest teilweise in das Plasmaerzeugungsmodul integrierte und/oder mit diesem verbundene Precursorzuleitung wie zum Beispiel eine
Precursor-Lanze vorgesehen werden, mit der ein Precursor, vorzugsweise unmittelbar, in den Bereich des mit dem Plasmaerzeugungsmodul erzeugbaren Plasmas geführt werden kann. Wie zuvor beschrieben erlaubt eine solche Precursorzuleitung, den Precursor an einem definierten Ort in das Plasma einzuspeisen und somit beispielsweise eine räumliche Trennung des Zentrums der Entladungen und der Aktivierungszone für den Precursor zu erreichen . Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin zu¬ mindest teilweise gelöst durch ein alternatives Verfahren zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres, bei dem innerhalb des Rohres ein induktiv oder kapa- zitiv gekoppeltes Plasma erzeugt wird und optional ein
Precursor derart mit dem Plasma in Wechselwirkung gebracht wird, dass sich auf der Innenseite des Rohres eine Beschich- tung bildet. Zu diesem Zweck kann das Rohr beispielsweise in- nerhalb einer Spule oder zwischen zwei Kondensatorplatten angeordnet werden, wobei die Spule bzw. der Kondensator mit ei¬ ner hochfrequenten Hochspannung beaufschlagt werden. Das Rohr ist in diesem Fall vorzugsweise innerhalb einer Unterdruckum¬ gebung angeordnet, um die Einkopplung des induktiven oder ka- pazitiven Plasmas zu erleichtern. Bei diesem Verfahren liegt die Frequenz der hochfrequenten Hochspannung vorzugsweise im Bereich von 10 bis 75 kHz, insbesondere 15 bis 55 kHz, insbe¬ sondere 25 bis 45 kHz. Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin zu¬ mindest teilweise gelöst durch eine Vorrichtung, eingerichtet zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder einer Ausführungsform des Verfahrens oder aufweisend jeweilige Mittel zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder einer Ausführungsform des Verfahrens. Die jeweiligen
Mittel können jeweils verschieden voneinander sein. Es kann sich jedoch zumindest teilweise auch um dieselben Mittel handeln . Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung er¬ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Be¬ zug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen jeweils in schematischer Schnittansicht
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das zur Erzeugung direkter Hochfrequenz-Entladungen zwischen einer Elektrode und dem zu beschichtenden Rohr eingerichtet ist, ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das zur Erzeugung direkter Hochfrequenz-Entladungen zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode eingerichtet ist, ein drittes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das zur Erzeugung direkter Hochfrequenz-Entladungen zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode eingerichtet ist, ein viertes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das eine Plasmadüse zur Erzeu¬ gung eines atmosphärischen Plasmastrahls aufweist, ein fünftes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das eine Plasmadüse zur Erzeu¬ gung eines atmosphärischen Plasmastrahls aufweist, ein sechstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das zur Erzeugung einer dielekt¬ rischen Barriereentladung eingerichtet ist, ein siebtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das zur Erzeugung einer dielekt¬ rischen Barriereentladung eingerichtet ist, ein achtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das zur Erzeugung einer dielekt¬ rischen Barriereentladung eingerichtet ist, ein Ausführungsbeispiel des alternativen Verfahrens zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres, bei dem ein induktiv gekoppeltes Plasma im Rohr erzeugt wird, und ein weiteres Ausführungsbeispiel des alternativen Verfahrens zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres, bei dem ein kapazitiv gekoppeltes Plasma im Rohr erzeugt wird.
Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittansicht ein erstes Aus¬ führungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur In- nenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres mit einem Plasmaerzeugungsmodul, das zur Erzeugung direk¬ ter Hochfrequenz-Entladungen zwischen einer Elektrode und dem zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Rohr eingerichtet ist. Bei dem Rohr 2 handelt es sich um ein elektrisch leitfähiges Rohr, beispielweise um ein Metallrohr.
Die Vorrichtung 10 umfasst ein Plasmaerzeugungsmodul 12 mit einer Elektrode 14 sowie einen Transportmechanismus 16, der dazu eingerichtet ist, das Plasmaerzeugungsmodul 12 durch das Rohr 2 hindurch zu bewegen.
Das Plasmaerzeugungsmodul 12 ist über eine Spannungsversor¬ gungsleitung an eine Spannungsquelle angeschlossen, die zur Erzeugung einer hochfrequenten Hochspannung eingerichtet ist. Weiterhin kann das Plasmaerzeugungsmodul 12 über eine Pro¬ zessgasversorgungsleitung mit einer Prozessgasquelle verbunden sein. In Fig. 1 ist der Transportmechanismus 16 schematisch durch einen Pfeil dargestellt, der eine mögliche Bewegungsrichtung des Plasmaerzeugungsmoduls 12 durch das Rohr 2 im Betrieb an¬ zeigt. Der Transportmechanismus kann beispielsweise einen An- trieb aufweisen, der über ein Zugmittel mechanisch mit dem Plasmaerzeugungsmodul 12 gekoppelt ist. Bei dem Zugmittel kann es sich beispielsweise um eine Schnur, um ein Seil, um die Prozessgasversorgungsleitung oder auch um die Spannungsversorgungsleitung für die Elektrode 14 handeln. Anstelle ei- nes Zugmittels kann auch ein Schiebemittel vorgesehen sein, um das Plasmaerzeugungsmoduls 12 durch das Rohr 2 zu schie¬ ben .
Die Elektrode 14 des Plasmaerzeugungsmoduls 12 ist von einem elektrisch nicht-leitenden Düsenrohr 18 umgeben. Das Düsenrohr 18 kann beispielsweise aus Keramik bestehen. Die Elekt¬ rode 14 ist an einem Ende des Düsenrohrs 18 kegelförmig aufgeweitet, so dass das Düsenrohr 18 eine ringförmige Düsen¬ öffnung 20 um das aufgeweitete Ende der Elektrode 14 auf- weist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Düsenrohrs 18 ist ein Einlass 22 für ein Prozessgas 24 vorgesehen, der an eine Prozessgasversorgung (nicht dargestellt) angeschlossen sein kann. Bei dem Prozessgas kann es sich beispielsweise um Luft, Stickstoff oder um ein Edelgas handeln. Innerhalb des Düsen- rohrs 18 ist eine Dralleinrichtung 26 umfassend eine Zwi¬ schenwand mit einem Kranz aus schräg in Umfangrichtung ange¬ stellten Bohrungen 28 vorgesehen. Durch die Dralleinrichtung 26 wird ein durch den Prozessgaseinlass 22 eingeleitetes Pro¬ zessgas 24 in einen rotierenden Prozessgasstrom 30 überführt.
Im Betrieb wird zwischen der Elektrode 14 und dem Rohr 2 eine hochfrequente Hochspannung angelegt. Vorzugsweise wird das Rohr 2 auf Masse gelegt und die Elektrode 14 an den Ausgang einer Spannungsquelle angeschlossen. Die zwischen der Elekt- rode 14 und dem Rohr 2 angelegte hochfrequente Hochspannung führt zu direkten Entladungen 32 zwischen dem aufgeweiteten Ende der Elektrode 14 und dem Rohr. Diese Entladungen 32 können insbesondere in Form einzelner Entladungsfilamente auf- treten. Durch den rotierenden Prozessgasstrom 30 wird erreicht, dass sich die Entladungen 32 über den gesamten Innenumfang 34 des Rohres 2 gleichmäßig verteilen. Auf diese Weise ergibt sich im Betrieb ein kranzförmiger Entladungssaum, der innerhalb des Rohres 2 ein Plasma 36 bewirkt.
Für eine Innenbeschichtung des Rohrs 2 wird ein mit einem Precursor 38 versetztes Trägergas in das Rohr 2 eingebracht, so dass der Precursor 38 in das Plasma 36 gelangt und dort aktiviert wird. Der aktivierte Precursor 38 führt so im Be¬ reich des Plasmas 36 zu einer Beschichtung 8 auf der Innenwand des Rohres 2. Der Precursor 38 kann auch durch eine zumindest teilweise in das Plasmaerzeugungsmodul 12 integrierte bzw. mit diesem verbundene Plasmazuleitung (nicht darge- stellt) in das Plasma 36 geführt werden.
Das Plasmaerzeugungsmodul 12 wird im Betrieb mit dem Trans¬ portmechanismus 16 durch das Rohr 2 bewegt, so dass auf diese Weise eine gleichmäßige Behandlung bzw. Beschichtung der In- nenwand des Rohrs 2 erfolgt. Die Bewegung erfolgt vorzugswei¬ se so, dass die Behandlung bzw. Beschichtung in Bewegungsrichtung hinter dem Plasmaerzeugungsmodul 12 erzeugt wird.
Um einen gleichbleibenden Abstand zwischen dem Plasmaerzeu- gungsmodul 12 und der Innenwand des Rohres 2 einzuhalten, können Abstandhalter 39 am Plasmaerzeugungsmodul 12 vorgese¬ hen sein, beispielsweise Ringe aus Teflon. Die Ringe sind vorzugsweise geschlitzt, um den Precursor 38 passieren zu lassen. Am Plasmaerzeugungsmodul 12 kann auch eine Dichtung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die den Arbeitsbereich des Plasmaerzeugungsmoduls 12, d.h. den Bereich des Plasmas bzw. der Beschichtung vor Luft und Verunreinigungen schützt. Der Precursor 38 kann in diesem Fall insbesondere durch eine PrecursorZuleitung wie zum Beispiel eine Precursor-Lanze zum Plasma geführt werden.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur In- nenbeschichtung eines Rohres 4 mit einem Plasmaerzeugungsmo¬ dul, das zur Erzeugung direkter Hochfrequenz-Entladungen zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode eingerichtet ist. Die Vorrichtung 40 dieses Ausführungsbeispiels ähnelt der Vorrichtung 10 aus Fig. 1. Gleiche Komponenten sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei dem Rohr 4 kann es sich insbesondere um ein elektrisch nicht-leitendes Rohr, beispielsweise um ein Kunststoffrohr, handeln. Zur Innenbehandlung, insbesondere Innenbeschichtung eines solchen Rohres weist das Plasmaerzeugungsmodul 42 eine rohrförmige Gegenelektrode 44 auf, die im Betrieb zusammen mit dem Düsenrohr 18 und der Elektrode 14 von dem Transport¬ mechanismus 16 durch das Rohr 4 bewegt wird. Die Gegenelekt- rode 44 kann beispielsweise über einen Abstandhalter mit dem Düsenrohr 18 verbunden sein. Alternativ kann die Gegenelektrode 44 auch unmittelbar am Düsenrohr 18 anliegen. Der Außendurchmesser der Gegenelektrode 44 kann wie in Fig. 2 dargestellt im Wesentlichen an den Innendurchmesser des Rohres 4 angepasst sein. Auf diese Weise dient die Gegenelektrode 44 auch zur Führung des Plasmaerzeugungsmoduls 42 in dem Rohr 4. Alternativ kann der Außendurchmesser der Gegenelektrode 44 auch kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 4 sein. In diesem Fall sind vorzugsweise Führungselemente zur Führung des Plasmaerzeugungsmoduls 42 im Rohr 4 vorgesehen. Bei den
Führungselementen kann es sich beispielsweise um Gleitelemente, z.B. aus Teflon, oder auch um Rollen handeln, die vorzugsweise gefedert gelagert sind, um eine reibungsarme Füh¬ rung des Plasmaerzeugungsmoduls 42 im Rohr 4 zu ermöglichen. Alternativ kann die Führung auch durch ein Luftkissen erfolgen .
Die hochfrequente Hochspannung ist bei diesem Ausführungsbei¬ spiel zwischen der Elektrode 14 und der Gegenelektrode 44 an- gelegt, so dass die Entladungen 32 zwischen der Elektrode 14 und der Gegenelektrode 44 auftreten. Wie bei dem Ausführungs¬ beispiel aus Fig. 1 kann für eine Beschichtung ein Precursor 38 mit einem Trägergas in den Bereich des durch die Entladun- gen 32 erzeugen Plasmas 36 geführt und wird dort aktiviert werden, so dass sich im Bereich des Plasmas 36 eine Beschich- tung 8 auf der Innenwand des Rohres 4 bildet. Alternativ kann das Plasmaerzeugungsmodul 42 zumindest einen Teil einer
Precursorzuführung (nicht dargestellt) umfassen, um einen Precursor 38 in den Bereich des Plasmas 36 zu führen.
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur In- nenbeschichtung eines Rohres 6. Die Vorrichtung 60 umfasst ein Plasmaerzeugungsmodul 62, das zur Erzeugung direkter Hochfrequenz-Entladungen zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode eingerichtet ist. Das Rohr 6 kann ein elekt¬ risch leitfähiges, aber auch ein elektrisch nicht-leitfähiges Rohr sein.
Die Vorrichtung 60 dieses Ausführungsbeispiels ähnelt der Vorrichtung 10 aus Fig. 1. Einander entsprechende Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Gegensatz zur Elektrode 14 des Plasmaerzeugungsmoduls 12 weist die Elektrode 64 des Plasmaerzeugungsmoduls 62 anstelle eines konisch aufgeweiteten Endes vorzugsweise eine stabför- mige Elektrode auf. Weiterhin umfasst das Plasmaerzeugungsmo- dul 62 zusätzlich eine Gegenelektrode 66, die in einem be¬ stimmten Abstand in Längserstreckungsrichtung des Rohres 6 hinter der Elektrode 64 angeordnet ist. Die Gegenelektrode 66 kann beispielsweise über einen hitzebeständigen Isolator, z.B. aus Keramik oder einem hitzebeständigen Kunststoff, mit der Elektrode 14 oder dem übrigen Plasmaerzeugungsmodul 62 verbunden sein. Alternativ kann die Gegenelektrode 66 auch separat vom Plasmaerzeugungsmodul 62 durch das Rohr 4 bewegt werden, beispielsweise mittels Magnetkraft. Beispielsweise können das Plasmaerzeugungsmodul 2 und/oder die Gegenelektro- de 66 jeweils durch einen außerhalb des Rohrs 4 bewegten Mag¬ neten durch das Rohr 4 geführt werden. Im Betrieb wird das Plasmaerzeugungsmodul 62 durch das Rohr transportiert. Die Elektrode 64 und die Gegenelektrode 66 werden bei der Bewegung vorzugsweise im Wesentlichen im gleichen Abstand zueinander gehalten. Zwischen der Elektrode 64 und der Gegenelektrode 66 wird im Betrieb eine hochfrequente Hochspannung angelegt, so dass es zu einer direkten Entladung 68 zwischen der Elektrode 64 und der Gegenelektrode 66 kommt. Durch den im Düsenrohr 18 erzeugten rotierenden Prozessgasstrom 70 wird die Entladung 68 im Wesentlichen auf der Achse zwischen der Elektrode 64 und der Gegenelektrode 66 kanali¬ siert und zeigt dort das optische Erscheinungsbild eines Lichtbogens. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um einen Gleichstromlichtbogen, sondern um eine Hochfrequenzentladung. Durch die Entladung 68 wird im Rohr 6 ein Plasma 72 erzeugt.
Für eine Beschichtung kann ein Precursor 38 mit einem Trägergas in den Bereich des Plasmas 72 geführt und dort aktiviert werden. Durch den rotierenden Prozessgasstrom 70 wird der Precursor 38 gleichmäßig über den Innenumfang des Rohres ver- teilt, so dass es zu einer gleichmäßigen Beschichtung der Innenwand des Rohres 6 durch den aktivierten Precursor 38 kommt. Alternativ kann das Plasmaerzeugungsmodul 62 zumindest einen Teil einer Precursorzuführung (nicht dargestellt) umfassen, um einen Precursor 38 in den Bereich des Plasmas 76 zu führen.
Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur In- nenbeschichtung eines Rohres 6. Die Vorrichtung 80 umfasst ein Plasmaerzeugungsmodul 82, das eine Plasmadüse 84 zur Er¬ zeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls 86 aufweist. Bei dem Rohr 6 kann es sich wiederum um ein elektrisch leitfähiges oder um ein elektrisch nicht-leitfähiges Rohr handeln. Die Plasmadüse 84 weist ein Düsenrohr 88 aus Metall auf, das sich im Wesentlichen konisch zu einer Düsenrohrmündung bzw. Düsenöffnung 90 verjüngt. An dem der Düsenöffnung 90 entgegengesetzten Ende weist das Düsenrohr 88 eine Dralleinrichtung 92 umfassend eine Zwischenwand mit einem Kranz aus schräg in Umfangrichtung angestellten Bohrungen 94 auf, durch die ein durch einen vorgesehenen Einlass 96 eingeleitetes Prozessgas 98 zu einem rotierenden Prozessgas 100 verdrallt wird. Der stromabwärtige, konisch verjüngte Teil des Düsenrohrs 88 wird von dem Prozessgas daher in Form eines Wirbels durchströmt, dessen Kern auf der Längsachse des Dü¬ senrohrs 88 verläuft. Im Düsenrohr 88 ist eine zentrale
Elektrode 102 angeordnet, die koaxial in Richtung des ver- jüngten Abschnitts in das Düsenrohr 88 hineinragt. Weiterhin weist die Plasmadüse 84 zur elektrischen Isolation noch ein Keramikrohr 104 auf.
Im Betrieb wird zwischen der Elektrode 102 und dem Düsenrohr 88 eine hochfrequente Hochspannung angelegt und ein Prozess¬ gas 98 wird über eine an dem Einlass 96 angeschlossene Ver¬ sorgungsleitung (nicht dargestellt) in die Plasmadüse 84 hineingefördert. Durch die angelegte Spannung wird eine Hoch¬ frequenzentladung 106 in der Form eines Lichtbogens zwischen der Elektrode 102 und dem Düsenrohr 88 erzeugt.
Die Begriffe „Lichtbogen" bzw. „Bogenentladung" werden vorliegend als phänomenologische Beschreibung der Entladung verwendet, da die Entladung 106 in Form eines Lichtbogens auf- tritt. Der Begriff „Lichtbogen" wird anderweitig auch als
Entladungsform bei Gleichspannungsentladungen mit dem wesentlichen konstanten Spannungswerten verwendet. Vorliegend handelt es sich jedoch um eine Hochfrequenzentladung in Form eines Lichtbogens, also um eine hochfrequente Bogenentladung .
Aufgrund der drallförmigen Strömung des Prozessgases, d.h. aufgrund des rotierenden Prozessgases 100, wird der Lichtbo¬ gen im Wirbelkern auf der Achse des Düsenrohrs 88 kanali¬ siert, so dass er sich erst im Bereich der Düsenöffnung 90 zur Wand des Düsenrohrs 88 verzweigt.
Das Prozessgas, das im Bereich des Wirbelkerns und damit in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens mit hoher Strömungsge- schwindigkeit rotiert, kommt mit dem Lichtbogen in innige Be¬ rührung und wird dadurch z. T. in Plasmazustand überführt, so dass ein atmosphärischer Plasmastrahl 86 durch die Düsenöffnung 90 aus der Plasmadüse 84 austritt.
Für eine Beschichtung kann ein Precursor 38 mittels eines Trägergases in den Bereich des Plasmastrahls 86 geführt und dort durch den Plasmastrahl 86 aktiviert werden. Alternativ kann das Plasmaerzeugungsmodul 82 zumindest einen Teil einer Precursorzuführung (nicht dargestellt) umfassen, um einen
Precursor 38 in den Bereich des Plasmastrahls 86 zu führen. Der aktivierte Precursor 38 bildet sodann im Bereich des Plasmastrahls 86 eine Beschichtung 8 auf der Innenwand des Rohres 6. Indem die Plasmadüse 84 mittels eines vorgesehenen Transportmechanismus 16 durch das Rohr 6 bewegt wird, kann auf diese Weise das Rohr innenseitig beschichtet werden. Um den Plasmastrahl 86 und damit den Precursor 38 gezielter auf die Innenwand des Rohrs 6 zu leiten, kann vor der Düsenöff¬ nung ein Prellkörper, wie zum Beispiel eine Prellscheibe 108, angeordnet sein, durch den der Plasmastrahl 86 in Richtung der Innenwand des Rohrs 6 abgelenkt wird.
Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur In- nenbeschichtung eines Rohres 6. Die Vorrichtung 110 umfasst ein Plasmaerzeugungsmodul 112, das eine Plasmadüse 114 zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls 86 aufweist. Bei dem Rohr 6 kann es sich wiederum um ein elektrisch leitfähiges oder um ein elektrisch nicht-leitfähiges Rohr han- dein.
Die Plasmadüse 114 ähnelt der Plasmadüse 84 aus Fig. 4. Ei¬ nander entsprechende Komponenten sind mit gleichen Bezugszei¬ chen versehen. Im Gegensatz zur Plasmadüse 84, bei der die Düsenöffnung 90 so angeordnet ist, dass der Plasmastrahl 86 im Wesentlichen in Richtung der Längsachse der Plasmadüse 84 austritt, ist die Düsenöffnung 90 bei der Plasmadüse 114 so angeordnet, dass der Plasmastrahl 86 schräg zur Längsachse der Plasmadüse 114 austritt. Der Plasmastrahl 86 ist dadurch auf die Rohrinnenwand des Rohres 6 gerichtet. Für eine Be¬ schichtung kann ein beispielsweise durch ein Trägergas in den Plasmastrahl 86 geleiteter Precursor 38 durch den Plasma- strahl 86 auf diese Weise auf die Rohrinnenwand gerichtet werden, so dass eine effektivere Beschichtung ermöglicht wird .
Die Plasmadüse 114 ist mit einem Drehantrieb 116 verbunden, der die Plasmadüse 114 im Betrieb um ihre Längsachse dreht. Auf diese Weise kann die Innenwand des Rohres 6 über den ge¬ samten Umfang mit dem Plasmastrahl 86 bzw. mit dem Precursor 38 beaufschlagt werden, so dass eine gleichmäßige Behandlung bzw. Beschichtung erreicht wird. Alternativ kann der Drehantrieb 116 auch dazu eingerichtet sein, lediglich einen Teil der Plasmadüse 114 mit der Düsenöffnung 90 zu drehen. Bei dem Drehantrieb 116 kann es sich beispielsweise um einen elektri¬ schen Motor oder auch um einen Rotor handeln, der durch das Prozessgas 98 angetrieben wird.
Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur In- nenbeschichtung eines Rohres 2. Die Vorrichtung 120 umfasst ein Plasmaerzeugungsmodul 122, das zur Erzeugung einer die¬ lektrischen Barriereentladung eingerichtet ist. Bei dem Rohr 2 handelt es sich um ein elektrisch leitfähiges Rohr.
Das Plasmaerzeugungsmodul 122 weist eine Innenelektrode 124 auf, die einen rotationssymmetrischen, insbesondere zylinder- förmigen Teil 126 aufweist. Der zylinderförmige Teil 126 der Elektrode 124 ist von einem Dielektrikum 128 in Form eines Kunststoffrohres umgeben. Zwischen der Innenelektrode 124 und dem Rohr 2 wird eine hochfrequente Hochspannung angelegt. Da das Dielektrikum 128 eine direkte Entladung zwischen der In- nenelektrode 124 und dem Rohr 2 verhindert, kommt es zwischen den beiden Elektroden zur dielektrischen Barriereentladung 130, wodurch im Rohr 2 ein Plasma 132 erzeugt wird. Für eine Beschichtung kann ein Precursor 38 über ein Trägergas in den Bereich des Plasmas 132 geführt und dort durch das Plasma 132 aktiviert werden. Hierdurch kommt es im Bereich des Plasmas 132 zu eine Beschichtung der Innenwand des Rohres 2. Ein- oder beidseitig des Entladungsbereichs kann jeweils eine Dichtung vorgesehen sein, um den Behandlungs- bzw. Beschich- tungsbereich vor Luft oder Verschmutzung zu schützen. Bei einer Behandlung ist in einem solchen Fall vorzugsweise eine Precursorzuleitung vorgesehen, um den Precursor unmittelbar zum Plasma 132 zu führen.
Fig. 7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur In- nenbeschichtung eines Rohres 4. Die Vorrichtung 140 umfasst ein Plasmaerzeugungsmodul, das zur Erzeugung einer dielektri- sehen Barriereentladung eingerichtet ist. Bei dem Rohr 4 handelt es sich um ein elektrisch nicht-leitendes Rohr.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 7 ähnelt dem in Fig. 6 ge¬ zeigten Ausführungsbeispiel. Einander entsprechende Komponen¬ ten sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 7 unterscheidet sich von dem Ausfüh¬ rungsbeispiel aus Fig. 6 dadurch, dass eine zusätzliche, au¬ ßerhalb des Rohrs 4 angeordnete Gegenelektrode 142 vorgesehen ist .
Wenn das Rohr 4 eine für eine dielektrische Barriereentladung ausreichende Durchschlagsfestigkeit aufweist, kann auf das Dielektrikum 128 auch verzichtet werden. In diesem Fall stellt das Rohr 4 selbst das für die dielektrische Barriere¬ entladung erforderliche Dielektrikum dar. Es ist jedoch bevorzugt ein Dielektrikum 128 am Plasmaerzeugungsmodul 122 vorzusehen, um dieses unabhängig von der Beschaffenheit des Rohres 4 einsetzen zu können. Im Betrieb wird die hochfrequente Hochspannung zwischen der Innenelektrode 124 und der Gegenelektrode 142 angelegt, so dass im Rohr 4 eine dielektrische Barriereentladung 130 und damit ein Plasma 132 erzeugt werden. Für eine Beschichtung kann Precursor 38 beispielsweise ein mit einem Trägergas in das Plasma 132 geleitet dort aktiviert werden, so dass der Precursor 38 und im Bereich des Plasmas 132 zur Bildung einer Beschichtung 8 auf der Innenoberfläche des Rohres 4 führt.
Das Plasmaerzeugungsmodul 122 wird mit dem Transportmechanis¬ mus 16 durch das Rohr 4 bewegt. Gleichzeitig wird die Gegen¬ elektrode 142 parallel dazu bewegt, beispielsweise durch ei¬ nen dafür vorgesehenen Antrieb 144. Alternativ können die Ge- genelektrode 142 und das Plasmaerzeugungsmodul 122 auch mag¬ netisch gekoppelt sein, so dass die Bewegung des Plasmaerzeu¬ gungsmodul 122 durch Magnetkraft die Mitbewegung der Gegenelektrode 142 verursacht. Fig. 8 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur In- nenbeschichtung eines Rohres 6. Die Vorrichtung 160 umfasst ein Plasmaerzeugungsmodul 162, das zur Erzeugung einer die¬ lektrischen Barriereentladung eingerichtet ist. Bei dem Rohr 6 kann es sich um ein elektrisch leitfähiges oder um ein elektrisch nicht-leitfähiges Rohr handeln.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 8 ähnelt dem Ausführungsbei¬ spiel aus Fig. 7. Einander entsprechende Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Anders als in Fig. 7 ist die Gegenelektrode 142 beim Ausführungsbeispiel in Fig. 8 inner¬ halb des Rohres 6 angeordnet. Das Dielektrikum 128 ragt in Längsrichtung weit über den zylinderförmigen Teil 126 hinaus, um direkte Entladungen zwischen der Elektrode 124 und der Ge- genelektrode 142 zu verhindern. Weiterhin ist der Teil 126 und damit der Entladungsbereich schmal gehalten, um bei einer Beschichtung den Niederschlag des für die Beschichtung verwendeten Precursors 38 auf der Gegenelektrode 142 gering zu halten .
Die Gegenelektrode 142 kann mechanisch mit dem Dielektrikum 128 verbunden sein und so zusammen mit dem übrigen Plasmaer- zeugungsmodul 162 über den Transportmechanismus 16 durch das Rohr 6 bewegt werden.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel des alternativen Verfah- rens zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres 202, bei dem ein induktiv gekoppeltes Plasma im Rohr 202 erzeugt wird. Bei dem Rohr 202 handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisch nicht-leitendes Rohr, um die in¬ duktive Einkopplung des Plasmas zu ermöglichen.
Das Rohr 202 wird hierzu in einer Niederdruckumgebung angeordnet, und zwar innerhalb einer Spule 204. Die Spule 204 wird an eine hochfrequente Hochspannungsquelle angeschlossen, so dass im Betrieb innerhalb des Rohrs ein induktiv gekoppel- tes Plasma 206 erzeugt wird. Für eine Beschichtung wird vor¬ zugsweise über ein Trägergas ein Precursor 38 in dieses Plas¬ ma 206 eingebracht, so dass dieser durch das Plasma 206 ak¬ tiviert wird und eine Beschichtung auf der Innenwand des Roh¬ res 202 bildet.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des alternati¬ ven Verfahrens zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbe¬ schichtung eines Rohres, bei dem ein kapazitiv gekoppeltes Plasma im Rohr 202 erzeugt wird. Bei dem Rohr 202 handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisch nicht-leitendes Rohr, um die induktive Einkopplung des Plasmas zu ermöglichen. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 10 unterscheidet sich dadurch von dem Ausführungsbeispiel in Fig. 9, dass anstelle des Spule 204 Kondensatorplatten 214, 216 um das Rohr 202 angeordnet sind, wobei die Kondensatorplatten 214, 216 mit einer hochfrequenten Hochspannungsquelle verbunden sind, so dass im Be¬ trieb innerhalb des Rohres 202 ein kapazitiv gekoppeltes Plasma 206 erzeugt wird. Für eine Beschichtung wird vorzugs¬ weise mittels eines Trägergases ein Precursor 38 in das Rohr 202 eingebracht und im Plasma 206 aktiviert, so dass sich auf der Innenwand des Rohrs 202 eine Beschichtung bildet. Auch wenn in den vorstehend ausführlich erläuterten Ausführungsbeispielen überwiegend die Anwendung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Beschichtungen dargestellt wurde, ist natürlich selbstverständlich, dass die Erfindung auch für andere Behandlungen wie Reinigungsvorgänge oder Aktivierungen von Rohrinnenflächen anwendbar ist. Ziel der Behandlung kann dabei beispielsweise die Erreichung einer Antihaft-Wirkung und/oder die Biofilm-Minderung durch gezielte Abscheidung an- timikrobieller Stoffe und/oder die Haftvermittlung durch gezielte chemische Funktionalisierung und/oder die Oberflächen- glättung und/oder die Erreichung eines Korrosionsschutzes und/der die Oberflächenhärtung sein.
Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Aus¬ führungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Defi¬ nition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbe- schichtung eines Rohres (2, 4, 6), vorzugsweise unter Verwen- dung einer Vorrichtung (10, 40, 60, 80, 110, 120, 140, 160) nach einem der Ansprüche 10 bis 16,
bei dem innerhalb des zu behandelnden bzw. zu beschichtenden Rohres (2, 4, 6) ein Plasma (36, 72, 132) erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Plasma (36, 72, 132) unter Verwendung eines durch das Rohr (2, 4, 6) bewegten Plasmaerzeugungsmoduls (12, 42, 62, 82, 112, 122, 162) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Precursor (38) derart mit dem Plasma (36, 72, 132) in Wechselwirkung gebracht wird, dass sich auf der Innenseite des Rohres (2, 4, 6) eine Beschichtung (8) bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasmaerzeugungsmodul (82, 112) eine Plasmadüse (84, 114) umfasst, mit der ein atmosphärischer Plasmastrahl (86) erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Elektrode (124) des Plasmaerzeugungsmo¬ duls (122, 162) und einer Gegenelektrode (2, 142) eine die¬ lektrische Barriereentladung (130) erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine hochfrequente Hochspannung derart zwischen einer Elektrode (14, 64, 102) des Plasmaerzeugungsmoduls (12, 42, 62) und einer Gegenelektrode (2, 44, 66, 88) angelegt wird, dass es zu direkten Entladungen (32, 68, 106) zwischen der Elektrode (14, 64, 102) und der Gegenelektrode (2, 44, 66, 88) kommt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein rotierender Prozessgasstrom (30, 70) in den Bereich der direkten Entladungen (32, 68, 106) zwischen der Elektrode (14, 64, 102) und der Gegenelektrode (2, 44, 66, 88) strömt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasmaerzeugungsmodul (12, 42, 62, 82, 112, 122, 162) oder mindestens ein Teil davon mittels Magnet¬ kraft durch das Rohr (2, 4, 6) bewegt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Precursor (38) in das Rohr (2, 4, 6) eingeleitet wird, insbesondere mittels eines Trägergases.
9. Verfahren zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbe- schichtung eines Rohres (202), bei dem innerhalb des Rohres (202) ein induktiv oder kapazitiv gekoppeltes Plasma (206) erzeugt wird und optional ein Precursor (38) derart mit dem Plasma (206) in Wechselwirkung gebracht wird, dass sich auf der Innenseite des Rohres (202) eine Beschichtung (8) bildet.
10. Vorrichtung (10, 40, 60, 80, 110, 120, 140, 160) einge¬ richtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder aufweisend jeweilige Mittel zur Durch- führung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Vorrichtung (10, 40, 60, 80, 110, 120, 140, 160) zur In¬ nenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres (2, 4, 6), vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
mit einem Plasmaerzeugungsmodul (12, 42, 62, 82, 112, 122, 162), das dazu eingerichtet ist, durch ein Rohr (2, 4, 6) bewegt zu werden und innerhalb des Rohres (2, 4, 6) ein Plasma (36, 72, 132) zu erzeugen, und
- mit einem Transportmechanismus (16), der dazu eingerich¬ tet ist, das Plasmaerzeugungsmodul (12, 42, 62, 82, 112, 122, 162) durch das Rohr (2, 4, 6) hindurch zu bewegen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Precursorzufuhr aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Precursor in den Bereich eines mit dem Plasmaerzeugungsmodul (12, 42, 62, 82, 112, 122, 162) er- zeugten Plasmas zu führen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasmaerzeugungsmodul (82, 112) eine Plas¬ madüse (84, 114) auf, die zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls (86) eingerichtet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasmaerzeugungsmodul (122, 162) eine Elektrode (124) und ein die Elektrode umgebendes Dielektrikum (128) aufweist, wobei die Elektrode (124) dazu eingerichtet ist, von einer Spannungsquelle mit einer hochfrequenten Hochspannung versorgt zu werden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Plasmaerzeugungsmodul (12, 42, 62, 82,
112) eine Elektrode (14, 64, 102, 84, 114) und eine Prozess¬ gaszuführung umfasst, wobei die Elektrode (14, 64, 102, 84, 114) dazu eingerichtet ist, von einer Spannungsquelle mit ei¬ ner hochfrequenten Hochspannung versorgt zu werden, und wobei die Prozessgasführung dazu eingerichtet ist, einen rotierenden Prozessgasstrom (30, 70) in den Bereich der Elektrode (14, 64, 102, 84, 114) zu führen.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportmechanismus (16) dazu ein¬ gerichtet ist, das Plasmaerzeugungsmodul (12, 42, 62, 82, 112, 122, 162) oder mindestens einen Teil davon mittels Magnetkraft durch das Rohr (2, 4, 6) zu bewegen.
PCT/EP2015/070950 2014-09-18 2015-09-14 Verfahren und vorrichtung zur innenbehandlung, insbesondere zur innenbeschichtung eines rohres WO2016041900A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014218824 2014-09-18
DE102014218824.5 2014-09-18
DE102015201523.8A DE102015201523A1 (de) 2014-09-18 2015-01-29 Verfahren und Vorrichtung zur Innenbehandlung, insbesondere zur Innenbeschichtung eines Rohres
DE102015201523.8 2015-01-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016041900A1 true WO2016041900A1 (de) 2016-03-24

Family

ID=55444952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/070950 WO2016041900A1 (de) 2014-09-18 2015-09-14 Verfahren und vorrichtung zur innenbehandlung, insbesondere zur innenbeschichtung eines rohres

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015201523A1 (de)
WO (1) WO2016041900A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0887438A1 (de) * 1997-06-23 1998-12-30 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Verfahren zur Oberflächenvergütung innerer Oberflächen von Hohlkörpern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP1900493A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-19 LeadX Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Modifizierung von Innenoberflächen rohrförmiger Hohlkörper mittels Plasma
US20080210290A1 (en) * 2006-04-14 2008-09-04 Dau Wu Plasma inside vapor deposition apparatus and method for making multi-junction silicon thin film solar cell modules and panels

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3516078A1 (de) * 1985-05-04 1986-11-06 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zur glimmentladungsaktivierten reaktiven abscheidung von elektrisch leitendem material aus einer gasphase
DE19919687A1 (de) * 1999-04-30 2000-11-02 Rheinmetall W & M Gmbh Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres
DE102008033940B3 (de) * 2008-07-18 2010-01-21 Innovent E.V. Verfahren zum Bestimmen einer Schichtqualität
DE102012201956A1 (de) * 2012-02-09 2013-08-14 Krones Ag Hohlkathoden-Gaslanze für die Innenbeschichtung von Behältern
DE102013222909A1 (de) * 2013-11-11 2015-05-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Rohrinnenseiten, sowie Verwendung einer miniaturisierten Plasmabeschichtungsdüse

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0887438A1 (de) * 1997-06-23 1998-12-30 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Verfahren zur Oberflächenvergütung innerer Oberflächen von Hohlkörpern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US20080210290A1 (en) * 2006-04-14 2008-09-04 Dau Wu Plasma inside vapor deposition apparatus and method for making multi-junction silicon thin film solar cell modules and panels
EP1900493A1 (de) * 2006-09-13 2008-03-19 LeadX Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Modifizierung von Innenoberflächen rohrförmiger Hohlkörper mittels Plasma

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015201523A1 (de) 2016-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2839500B1 (de) Mikrowellenplasmaerzeugungsvorrichtung und verfahren zu deren betrieb
EP1767068A2 (de) Vorrichtung zur bearbeitung eines substrates mittels mindestens eines plasma-jets
EP1230414A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur plasmabeschichtung von oberflächen
EP2130414B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines plasmastrahls
DE2059594A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Aufstreuen von Farbstoffen,Pulvermaterial,Faserstoffen u.dgl.
EP2415331B1 (de) Verfahren und strahlgenerator zur erzeugung eines gebuendelten plasmastrahls
DE19847774A1 (de) Verfahren zur Plasmabehandlung von stab- oder fadenförmigem Material
DE202007018327U1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas
EP1872637B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur plasmabeschichtung
EP3430864B1 (de) Plasmadüse und verfahren zur verwendung der plasmadüse
WO2007104765A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum beschichten einer innenflaeche einer hohlen endlosgeometrie, insbesondere eines rohres
DE202009000537U1 (de) Strahlgenerator zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls
WO2016041900A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur innenbehandlung, insbesondere zur innenbeschichtung eines rohres
EP1900493B1 (de) Verfahren zur Modifizierung von Innenoberflächen rohrförmiger Hohlkörper mittels Plasma sowie System zur Durchführung des Verfahrens
WO2011141184A1 (de) Plasmagenerator sowie verfahren zur erzeugung und anwendung eines ionisierten gases
DE102007042436B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Auf-, Um- oder Entladung von Aerosolpartikeln durch Ionen, insbesondere in einen diffusionsbasierten bipolaren Gleichgewichtszustand
DE102009004968B4 (de) Strahlgenerator zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls
EP2532214B1 (de) Hohltrichterförmiger plasmagenerator
WO2009127294A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur inneren oberflächenbehandlung von hohlkörpern
DE10320805A1 (de) Vorrichtung zur Bearbeitung von zylindrischen, zumindest eine elektrisch leitende Ader aufweisenden Substraten
WO2011091842A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur trockenen reinigung, aktivierung, beschichtung, modifikation und biologischen dekontamination der innenwände von schläuchen, rohren und anderen hohlkörpern
EP2142679B1 (de) VERFAHREN ZUR PLASMAGESTÜTZTEN OBERFLÄCHENBEHANDLUNG GROßVOLUMIGER BAUTEILE
DE19648999A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Oberflächen mittels Hochdruckplasma

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: 15766103

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: 15766103

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1