plasmabrush PB3 Düsen
Düsenlebensdauer A250

Lebensdauer der plasmabrush® PB3 A250 Düse

Das plasmabrush® PB3 Hochleistungs-Plasma-System ist bekannt für seine Robustheit, die ebenfalls kompakte Bauweise und die lange Lebensdauer. Lediglich die Elektrode und die Düse sind Verschleißteile der Atmosphärendruckplasmaanlage. Zwischen diesen beiden Komponenten wird der elektrische Lichtbogen stabilisiert an dem das Prozessgas in den Plasmazustand angehoben wird. Im folgenden Bericht wird die Lebensdauer der plasmabrush® PB3 A250 Düse untersucht.

Durch die Wahl der richtigen Düse kann ein Prozess optimal auf die jeweilige Anwendung angepasst werden. Die A250 Düse ist dabei die optimale Wahl für potentialarme und temperaturempfindliche Plasmaanwendungen. Die Düse liegt auf dem Massepotential und dient somit als Kathode für die Gleichspannungspulse des Systems. Durch die besondere Geometrie der Düse wird der Lichtbogen, der für die Entladung zuständig ist, innerhalb der Düsengeometrie eingehaust, so dass sich im Inneren der Düse die direkten Entladungen befindet. Im Gegensatz dazu besteht der austretende Plasmastrahl nur aus sekundärem Plasma. Mit dem sogenannten sekundären Plasma werden hochreaktive Spezies übertragen, ohne dass Ladungsträger dabei zu einem hohen Potential der Düse führen. Somit ist diese Düse besonders gut für Anwendungen in der Elektroindustrie geeignet.

Ein weiterer Vorteil der Bauform der A250 Düse ergibt sich aus dem Abbrennverhalten. Das Plasma wird hierbei durch Hochspannungsüberschläge erzeugt. Wie bereits beschrieben, ist die Düse ein Verschleißteil innerhalb des Systems. Für den Benutzer sind die Düsen ohne Werkzeug in kürzester Zeit wechselbar.

Abbrennverhalten

Bei einem Luftfluss von 35 Standardlitern pro Minute (slm) wird die Entladung über die gesamte Innenseite der Düse verteilt. Hierdurch bleibt das Abbrennverhalten konstant. Für eine längere Standzeit der Düse kann die Strömungsdynamik durch einen geeigneten Luftfluss optimiert werden.

Brennbild der Düse A250 nach verschiedenen Betriebsstunden
Brennbild der Düse A250 nach verschiedenen Betriebsstunden

Die obenstehende Abbildung zeigt das Brennbild des austretenden Sekundärplasmas der Düse nach 0, 500 und 1000 Betriebsstunden. Hier wird deutlich, dass zwar das Düsenmaterial nach und nach oxidiert, das für den Prozess entscheidende Brennbild sich im Laufe der Betriebszeit jedoch kaum verändert.

Temperatur

Zusätzlich zu der optischen Beurteilung des Prozesses kann über die Temperatur ein gleichbleibendes Verhalten über die Zeit gezeigt werden. In der folgenden Abbildung ist der Messaufbau der Temperaturmessung dargestellt. Dabei wird deutlich, dass die Temperatur bei einem Abstand von 8 mm konstant bei ca. 300 °C liegt.

Die Temperatur der Düse wurde in 8 mm Abstand gemessen. Die Temperatur beträgt über die gesamte Messzeit ca. 300 °C.
Die Temperatur der Düse wird in 8 mm Abstand gemessen. Die Temperatur beträgt über die gesamte Messzeit rund 300 °C.
Messaufbau Düsenlebensdauer A250
Messaufbau

Zusammenfassend kann man die A250 Düse als potentialarme und relativ kalte Plasmadüse mit einer langen Standzeit von 1000 h beschreiben. Die Plasmaeigenschaften bleiben dabei über den gesamten Zeitraum konstant und benötigen kein Nachjustieren im Prozess.

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