BOQUILLA DE PLASMA.

5 La invención se refiere a una boquilla de plasma de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere además a un procedimiento para el tratamiento de superficies en piezas de trabajo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 12. Es conocido que las superficies activadas con plasma presentan una humectabilidad superior con líquidos polares 10 (véase también el documento EP0497996B1). Esto es especialmente deseable en superficies polímeras, cuando se tiene que mejorar la adherencia o la aplicación de un líquido como, por ejemplo, una tinta de imprenta. También es sabido que las superficies textiles presentan características especialmente ventajosas en lo que respecta a su durabilidad y su afieltrado gracias a un tratamiento correspondiente de la superficie. En superficies sensibles a la temperatura, tales como superficies polímeras o textiles, la elevada temperatura en el plasma da lugar, en cualquier 15 caso, a un daño de la superficie. Esta circunstancia se resuelve, de acuerdo con el estado de la técnica, haciendo que no sea directamente la superficie la que se pinte con el plasma, sino que se introduce un gas de proceso adicional mediante el arco voltaico. De este modo, se genera, a partir del gas de proceso, un gas reactivo parcialmente ionizado con una temperatura menor que en el plasma por arco voltaico. 20 En el documento EP0497996B1, se representa una disposición correspondiente. Boquillas en las que un gas de proceso entra en contacto con un plasma y se ioniza de este modo a sí mismo, al menos parcialmente, se denominan a menudo también boquillas de plasma. Este tipo de boquillas de plasma de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 son conocidas desde hace tiempo. De este modo, por ejemplo, el documento US5008511A, el documento DE685455, el documento DE19532412C2, el documento EP0761415B1 y el documento EP1335641B1 25 muestran unas boquillas correspondientes.   Del documento EP0761415B1, también se conoce una disposición de varias boquillas correspondientes de forma adyacente. Mediante una disposición correspondiente, debe ser posible lograr un mayor campo de acción del gas de proceso reactivo que sale de la disposición de boquillas. Las boquillas de plasma conocidas presentan con ello el inconveniente de que su rendimiento con respecto al flujo de plasma que se podría alcanzar, esto es, el flujo de gas de proceso reactivo que sale de la boquilla, está limitado. Esto se debe a que la transferencia de energía, desde el arco voltaico en el interior del canal de la boquilla al flujo del gas de proceso, está limitada a la zona del núcleo del canal de la boquilla. Si bien una ampliación del canal de la boquilla permite un incremento del caudal del gas de proceso, en cambio, en este caso, la mayor parte del gas de proceso circula a lo largo de la pared del canal de la boquilla y sólo entra en contacto con el arco voltaico directamente a la salida de la boquilla, donde la transferencia de energía es pequeña. En el documento EP761415B1 se propone la previsión de una disposición de boquillas de plasma, conectadas eléctricamente en paralelo. A pesar de que en una disposición correspondiente se aumenta, naturalmente, el flujo de plasma en el número de boquillas, esta disposición presenta el inconveniente agravante de que es necesario prever un transformador de alta tensión independiente para cada boquilla individual, con lo que el coste instrumental se incrementa notablemente. La necesidad de disponer de transformadores independientes se debe a que, en una conexión en paralelo de las boquillas, el encendido de los arcos voltaicos se realiza de forma independiente unos de otros. Sin embargo, tan pronto como se enciende un arco voltaico en la primera boquilla, irrumpe la tensión de salida del transformador, puesto que la resistencia eléctrica de la boquilla desciende de golpe, y deja ya de ser posible un encendido de arcos voltaicos en paralelo. Además, un arco voltaico que discurre entre un electrodo de varilla y un electrodo en anillo, tal y como se describe en el documento EP0761415B1, no es estable, sino que se descompone en la abertura de la boquilla y se puede empujar hacia la superficie que se va a tratar, debido a la presión del gas de trabajo expulsado por la salida de la boquilla. Esto es especialmente desventajoso puesto que la elevada temperatura del plasma de arco voltaico puede dar lugar a daños en la superficie que se va a tratar. El objetivo de la presente invención es, por lo tanto preparar, una boquilla de plasma y un procedimiento para el 55 tratamiento de superficies con boquillas de plasma de este tipo con una elevada eficacia, de tal forma que se incremente la proporción del gas de proceso reactivo que sale de la boquilla de plasma, sin reducir el rendimiento de la boquilla de plasma. De acuerdo con la invención, el objetivo se resuelve mediante una boquilla de plasma de las características de la 60 reivindicación 1 y un procedimiento de acuerdo con las características de la reivindicación 10. De las reivindicaciones dependientes se pueden extraer perfeccionamientos de la boquilla de plasma de acuerdo con la invención. 2   La boquilla de plasma de acuerdo con la invención sirve para modificar, de forma precisa, superficies en lo que respecta a la energía de superficie. En esta realización de la boquilla de plasma, para aumentar el flujo de plasma, en lugar de una sencilla ampliación o aumento de tamaño de un canal de boquilla, se prevé al menos otro canal de boquilla independiente, que desemboca en un orificio de salida común de la boquilla de la punta de la boquilla. De este modo, se multiplica el flujo de plasma en función de los canales de boquilla asignados a los electrodos. Particularmente, están previstos dos canales de boquilla, con lo que se duplica el flujo de plasma. Los flujos de plasma que salen de los canales de boquilla se unifican a continuación a la salida de la boquilla en un único flujo de plasma. El canal de descarga del arco voltaico se extiende en la boquilla de acuerdo con la invención en el modo normal de funcionamiento a lo largo de los canales de boquilla, sin que el arco voltaico salte por encima de la pared de los canales de boquilla, con lo que se aumenta, al mismo tiempo, el tiempo de vida de la boquilla de plasma, al evitar que se depositen restos de la combustión en el interior de los canales de boquilla. Las mediciones han demostrado que el arco voltaico discurre entre las puntas de los electrodos de varilla y a lo largo de los canales de boquilla. El flujo de gas de proceso se conduce preferentemente a través de los dos canales de boquilla y se unifican mediante una geometría de boquilla especial en la confluencia de los canales de boquilla. Esta disposición es especialmente ventajosa dado que aquí, en contraposición a un diámetro sencillo ampliado de boquilla, interactúa un mayor volumen de gas de proceso con el plasma en el arco voltaico y por el extremo de la boquilla sale el gas reactivo de proceso, pero no el arco voltaico. En la realización de acuerdo con la invención de la boquilla de plasma, se genera el plasma inicial en un arco voltaico. El encendido del arco voltaico se puede producir ventajosamente mediante una tensión alterna de alta frecuencia. Las tensiones de encendido típicas se encuentran, en función de las dimensiones de la boquilla de plasma, entre, por ejemplo, 3 kV y 25 kV. Después del proceso de encendido, se reduce la tensión necesaria para mantener el arco voltaico, dependiendo de la geometría de la boquilla, a un valor comprendido entre aproximadamente 500 V y 5 kV. Las frecuencias típicas para la tensión alterna se encuentran comprendidas entre 15 kHz y 50 kHz. Frecuencias superiores son aquí sólo condicionalmente adecuadas, puesto que se puede llegar a producir un mal funcionamiento del entorno técnico, en el sentido radiotécnico, y de este modo hacerse necesario un mayor coste de apantallamiento. Está previsto de forma preferida, que una caperuza de la boquilla presente un orificio de paso y que al menos una pared del orificio de paso esté fabricada de un material eléctricamente no conductor. De este modo, se evita en cualquier caso también un salto del arco voltaico hacia la salida de la boquilla. De este modo, se garantiza que el arco voltaico no entre en ningún momento en contacto con la superficie que se va a tratar. Esto ofrece dos ventajas diferentes: por un lado se evita un daño de la superficie mediante el plasma caliente directamente en el arco voltaico. Sólo el gas reactivo de trabajo fluye por la salida de la boquilla y se conduce hacia la superficie a tratar. Por otro lado, se garantiza de este modo una contribución importante a la seguridad en el trabajo. El hecho de que el arco voltaico no pueda llegar hasta la salida de la boquilla, hace que prácticamente se pueda descartar una lesión heridas... [Seguir leyendo]

1. Boquilla de plasma con una carcasa (1), que presenta una primera unidad de electrodo (3), que está asignado a un primer canal de boquilla (15), en el que el primer canal de boquilla (15) presenta al menos una pared eléctricamente conductora y aislada con respecto a la primera unidad de electrodo (3), y que presenta al menos otra unidad de electrodo (3), con medios (11) para conducir un flujo de gas de proceso hacia cada una de las unidades de electrodo (3, 3), en donde a la otra unidad de electrodo (3, 3) se encuentra asignado un canal de boquilla (15) independiente correspondiente, el cual presenta una pared conductora, que está aislada con respecto a la unidad de electrodo (3) asignada correspondiente, en el que los canales de boquilla (15) independientes están dispuestos de tal forma que los flujos de gas de proceso se reúnen en un orificio de salida (16) común de la boquilla de una punta de boquilla (14) que comprende los canales de boquilla (15), y en el que las paredes del primer y del segundo canal de boquilla (15) están directamente unidas eléctricamente entre sí, caracterizada porque están previstos unos medios para conectar una tensión entre la primera y la segunda unidad de electrodo (3, 3), de tal forma que un canal de descarga del arco voltaico se extiende entre las unidades de electrodo (3, 3) a lo largo de los canales de boquilla (15). 2. Boquilla de plasma según la reivindicación 1, caracterizada porque los canales de boquilla (15) están integrados en una única punta de boquilla (14) conductora. 20 3. Boquilla de plasma según la reivindicación 1, caracterizada porque los canales de boquilla (15, 23) desembocan desde al menos dos boquillas de plasma adyacentes en una punta de boquilla (14, 22) común.   4. Boquilla de plasma según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque están previstos unos medios (8) para generar una corriente turbulenta en los canales de boquilla (15), que están realizados preferentemente de tal forma que, en los canales de boquilla (15), se producen corrientes turbulentas en el mismo sentido o en sentido contrario. 5. Boquilla de plasma según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los canales de boquilla (15) se prolongan en un bloque aislante (2) en la dirección contraria a la del flujo de los flujos de gas de proceso, en el que se encuentran las unidad de electrodo (3, 3) y preferentemente los medios (8) para generar la corriente turbulenta son parte de las unidades de electrodo (3, 3). 6. Boquilla de plasma según la reivindicación 1, caracterizada porque la carcasa (2) presenta unos canales (11) para la conducción de los flujos de gas de proceso. 7. Boquilla de plasma según la reivindicación 1, caracterizada porque sobre el orificio de salida (16) de la punta de boquilla (14) se puede fijar de forma liberable una caperuza (17) de la boquilla. 8. Boquilla de plasma según la reivindicación 6, caracterizada porque la caperuza (17) de la boquilla presenta un orificio de paso y al menos una pared del orificio de paso está conformada de un material dieléctrico. 9. Boquilla de plasma según la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque la caperuza (17) de la boquilla presenta un orificio de paso en forma de canal, que está previsto como recorrido de mezcla y de contacto para los flujos de plasma aportados desde los al menos dos canales de boquilla (15). 10. Procedimiento para el tratamiento de una superficie de piezas de trabajo con al menos una boquilla de plasma según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en las unidades de electrodo (3, 3, 24) de la boquilla de plasma se conecta una tensión alterna de alta frecuencia, de tal forma que entre las unidades de electrodo (3, 3) y a lo largo de los canales de boquilla (15) se genera un arco voltaico. 11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque, en la excitación de al menos dos boquillas de plasma para el tratamiento de superficie de piezas de trabajo, los electrodos (3, 3, 24) se conectan eléctricamente en serie y preferentemente las paredes de los canales de boquilla (23) de dos boquillas de plasma (20) adyacentes correspondientes se conectan directamente eléctricamente entre sí. 12. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el gas de proceso conducido a las unidades de electrodo (3, 3, 24) se ajusta con una velocidad de flujo de tal forma que el arco voltaico que se forma en la punta de la boquilla (14, 22) no sale por el orificio de salida (16) de la punta de la boquilla (4) o por el orificio de paso de la caperuza (17) de la boquilla y preferentemente la superficie que se va a tratar de la pieza de trabajo se posiciona a una distancia de separación del orificio de salida de la punta de la boquilla (14, 22) o del orificio de paso de la caperuza (17) de la boquilla y particularmente la superficie a tratar de la pieza de trabajo se conduce a lo largo de la punta de la boquilla (14, 22) o de la caperuza (17) de la boquilla de la boquilla de plasma. 6   13. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la disposición con varias boquillas de plasma se alimenta desde un único transformador (26). 5 14. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la disposición se compone de un número par de boquillas de plasma, que es mayor de dos, y porque las puntas de boquilla (14, 22) individuales de la disposición se aíslan unas respecto de las otras, y particularmente para el aislamiento se emplea un aislante (25) de elevada resistencia disruptiva, y preferentemente se emplea teflón o cerámica como aislante (25). 10 15. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque para cada dos boquillas de plasma (20) unidas a través de las paredes de sus canales de boquilla (23) está previsto un contacto de puente (27) conectable. 7   DOCUMENTOS MENCIONADOS EN LA DESCRIPCIÓN La presente relación de los documentos referidos por el solicitante sólo se ha recogido para información del lector y no es parte del documento de patente europea. Se elaboró con el máximo rigor; no obstante, la EPA no asume ningún tipo de responsabilidad ante cualquier posible error u omisión. Documentos de patente mencionados en la descripción EP 0497996 B1 [0002] [0003] US 5008511 A [0003] DE 685455 [0003] DE 19532412 C2 [0003] EP 0761415 B1 [0003] [0004] [0006] EP 1335641 B1 [0003] EP 761415 B1 [0005]