用于表面处理的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于使用在大气压下所产生的等离子体进行表面处理的装置和方法。根据本发明专利技术的装置被形成为一便携的手持式单元，其具有：用于产生等离子体射流（１８）的等离子体喷嘴（１６），该喷嘴包括一个喷嘴开口（１７）和布置在该喷嘴开口上游的至少一个电极和反电极对（２７，２８），所述电极对的有效电极表面各自具有一介电涂层（２９，３０），所述电极（２７）和反电极（２８）在二者之间限定一个工作空间（３４），在该工作空间中，工作气体可借助于介质阻挡气体放电而被至少部分电离化；高压发生器（１９，２０），其电连接至所述电极和反电极对（２７，２８）；供给器具（１５），其使来自于工作气源的工作气体的气流流入所述工作空间（３４）并穿过所述喷嘴开口（１７），所述工作气源是周围空气；以及电源独立的能源（１２），其用于向所述高压发生器（１９，２０）和供给器具（１９）供电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表面处理的方法和装置本专利技术涉及利用在大气压下所产生的等离子体来进行表面处理的装置和方法。对于由各种材料制成的物体的表面处理在工业技术的许多领域都发挥着重要作 用。通过合适的表面处理，尤其是通过对表面进行清洁，可提高在关于加工性和耐用性方面 的各种特性。表面处理也可改善随后被施加的涂覆材料与经处理的表面的粘着。对于表面处理，尤其是表面清洁，过去经常依赖于湿式化学法(wet-chemical methods)，在这种湿式化学法中通常使用有机溶剂。由于与有机溶剂相关的环境与健康风 险，需要低成本、节能并且环境友好的替代方案用于表面处理。使用在大气压下所产生的等离子体来进行表面处理代表了一种有前途的替代方 案，该方案不需要使用溶剂、粘着力促进剂(adhesionpromoter)或其他有害材料，并且适 于各种材料的表面处理，诸如塑料、金属、陶瓷、玻璃、建筑材料(例如混凝土)或者有机材 料(例如木材)。在大气压下产生等离子体的相关优点在于，与低压等离子体或者高压等离 子体相比，不需要用于产生除大气压之外的其他压力水平的反应室。大气压等离子体在上下文中被最广义地理解为一种受激的工作气体，该气体包括 通过供应电能所产生的活性成分(reactivecomponent)，并且所述气体的压力基本相应于 周围气压或大气压力。活性成分可以是不稳定的中性成分，诸如例如臭氧、自由基——诸如 游离氧或者受激氧、或者电离原子或分子。大气压等离子体将通常包括至少部分电离的工作气体。为了工作气体的(部分)电离，必须向工作气体中引入能量。这可例如通过借助 于高压脉冲进行高压放电或者通过无线电波或者微波来激发工作气体而实现。之前被描述于文献中或者可市售的、用于通过在大气压下所产生的等离子体进行 表面处理的系统，通常具有高功率消耗、大重量以及大尺寸。此外，它们通常使用的是特殊 的工作气体，诸如例如氩或者氦，使得处理装置必须被连接至相应的气体供应装置。因此这 种单元不适于移动使用或者仅可在受限范围内使用。与本申请具有共同专利技术人的德国专利申请DE-A-10324926描述了一种使用由气 体在大气压下放电所产生的等离子体处理包含活细胞的生物材料的装置，其中高压脉冲被 应用在一具有介电涂层的电极和待被处理的材料——用作反电极——之间，导致气体放电 以介质阻挡放电(也称为DBD)的形式进行。由于低功率消耗，该申请中所述的单元可被实 现为电池运行的手持式单元。然而，从DE-A-10324926中已知的装置的缺点在于，待被处理 的材料用作反电极，导致利用这种装置被处理的材料受到特定限制，因为例如所述材料必 须具有一定传导性。由于已知装置的电极的几何形状相对大、尤其是不均质，其中等离子体 产生在一杆状电极和待被处理的材料之间，所以表面区域不能被均勻处理。与本申请具有共同专利技术人的德国专利申请DE-A-10116502描述了通过在大气压 下所产生的等离子体进行表面处理的又一装置，其中待被处理的材料不用作反电极。相反， 在该申请中所述的装置具有一电极和反电极，在二者之间，以等离子体射流的形式从喷嘴 中排出的等离子体是借助于介质阻挡放电而产生的。该已知装置的气体导管包括电绝缘材 料的成型体，电极和反电极附接至该成型体。然而，DE-A-10116502的装置的气体导管的管4状几何形状不允许均勻放电，导致不利于处理相对大的表面面积，诸如接缝表面。本专利技术基于如下技术问题，即提供一种质量轻、紧凑且节能的、利用在大气压下所 产生的等离子体进行表面处理的装置，使得所述装置可被尤其形成为电源独立的手持式单 元，并且同时允许较长的使用寿命。同时，本专利技术意在使快速且均勻地处理大表面面积成为 可能。本技术问题通过根据本专利技术的独立权利要求的装置而被解决。本专利技术的有利发 展是从属权利要求的主题。本专利技术相应地涉及一种使用在大气压下所产生的等离子体进 行表面处理的装置，该装置具有用于产生等离子体射流的等离子体喷嘴，该等离子体喷 嘴包括一个喷嘴开口和相对于该等离子体射流自该喷嘴开口射出方向、布置在该喷嘴开 口上游的至少一个电极和反电极对，所述电极对的有效电极表面各自具有一介电涂层， 电极和反电极在二者之间限定一个工作空间，在该工作空间中，工作气体可借助于介质 阻挡气体放电而被至少部分电离化；高压发生器，其电连接至电极和反电极对；供给器具 (feedingmeans)，其使来自于工作气源的工作气体的气流流入工作空间并穿过喷嘴开口， 所述工作气源是周围空气；以及电源独立的能源，其用于向所述高压发生器和供给器具供电。根据本专利技术的装置具有许多相关优点。使用介质阻挡放电用于产生所述等离子体，使得可在大气压下使用仅数瓦的低电 功率来开始气体放电。因此，不需要使用高压电源单元来运行根据本专利技术的装置，相反，用 于开始并维持气体放电的交流电压可仅通过使用来自于市售的电池或蓄电池的电能而产 生。根据本专利技术，周围空气用作工作气体，导致不需要气体连接或外部气源。根据本专利技术的装置包括供给器具，其用于吸入周围空气并将周围空气输送到工作 空间，其中所述空气至少部分被电离化，并用于将该电离化的空气作为等离子体射流从等 离子体喷嘴的喷嘴开口中排出。各种类型的泵和压缩机适合用作供给器具。尤其优选的是 具有小尺寸和低功率消耗的泵和压缩机，诸如例如隔膜泵。用于产生等离子体的高压发生器和用于产生等离子体射流的供给器具的二者的 低功率消耗，使得可以使用电源独立的能源。还令人惊奇发现，在许多应用情况下，具有根据本专利技术的装置的表面处理使得不 需要执行任何进一步的表面处理。根据一优选方案，所述电极和反电极被形成为相互平行布置的平面电极板。平 面平行的电极布置导致狭缝形状的排出开口。这有助于相对大表面的均勻处理。根据第 一实施方案，所述装置包括一对电极。然而，在其他实施方案中，也可使多对电极并联或 串联布置以确保等离子体射流的较大出口截面。为了增加等离子体射流的出口截面，也 可在电极对之间布置一个或多个介电材料的板，所述板与电极对平行并且通过介电隔片 (dielectric spacer)与其隔幵。所述介电涂层可包括各种材料。优选的是在所使用的电压幅度下防止击穿的材 料，诸如例如氧化铝或氮化硼的陶瓷材料、石英玻璃或金刚石。如果使用所述材料，介电涂 层的层厚度位于毫米范围内，例如在0. 5到2mm的范围内。在涂覆电极和涂覆反电极之间的净距离有利地位于从0. 1mm到10mm的范围内，优选在从0. 5mm到2mm的范围内，尤其优选是大约0. 6mm。所述电极和所述反电极在与气体流动的方向相垂直方向上的宽度优选是相等的， 并位于例如从5到100mm的范围内，优选在从10到50mm的范围内，尤其优选是大约20mm。 所述电极横向相关于在这种情况下的气体流动方向的宽度基本相等于狭缝形状喷嘴开口 的宽度。根据本专利技术的装置的一优选实施方案，高压发生器产生反对称的高压脉冲，所 述脉冲以相反极性同时位于电极和反电极处。由于电极和反电极的机械对称构造，以 及在电极处的反对称电压分布(voltag印rofile)，流出的等离子体实质上是无电位的 (potential-free)。从而，不经意与等离子体气流相接触——例如，通过手指——的用户， 不会遭本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于使用在大气压下所产生的等离子体进行表面处理的装置，其具有：用于产生等离子体射流（１８）的等离子体喷嘴（１６），其包括一个喷嘴开口（１７）和布置在该喷嘴开口上游的至少一个电极和反电极对（２７，２８），所述电极对的有效电极表面各自具有一介电涂层（２９，３０），所述电极（２７）和反电极（２８）在二者之间限定一个工作空间（３４），在该工作空间中，工作气体可借助于介质阻挡气体放电而被至少部分电离化；高压发生器（１９，２０），其电连接至所述电极和反电极对（２７，２８）；供给器具（１５），其使来自于工作气源的所述工作气体的气流流入所述工作空间（３４）并穿过所述喷嘴开口（１７），所述工作气源是周围空气；以及电源独立的能源（１２），其用于向所述高压发生器（１９，２０）和供给器具（１９）供电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H马克，T奥斯特曼，M艾伯纳，M莱克，W威尔，
申请(专利权)人：建筑研究和技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]