DE102019105163B3 - Plasma nozzle and plasma device - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenvorrichtung (100) zum Zusammenführen eines ionisierbaren Gases (102, 105) und eines Grundmaterials (101) in einem Interaktionsbereich (103). Die Düsenvorrichtung (100) weist einen Grundkörper (110), welcher einen Transportkanal (111) aufweist zum Führen eines Grundmaterials (101) entlang einer Transportrichtung (106) zu einem Endbereich (114) des Grundkörpers (110), auf. Der Grundkörper (110) weist auf einen ersten Plasmakanal (112) zum Führen eines ersten ionisierbaren Gases (102) entlang der Transportrichtung (106) und einen zweiten Plasmakanal (113) zum Führen eines zweiten ionisierbaren Gases (105) entlang der Transportrichtung (106). Der Grundkörper (110) weist einen Befestigungsbereich (135) für eine Elektrodenvorrichtung (150) derart auf, dass das erste ionisierbare Gas (102) in dem ersten Plasmakanal (112) und das zweite ionisierbaren Gas (105) in dem zweiten Plasmakanal (113) ionisierbar sind. Ein Düsenelement (120) ist an dem Endbereich (114) des Grundkörpers (110) mit diesem gekoppelt, wobei das Düsenelement (120) einen entsprechenden Transportkanal 111 und entsprechende Düsenauslässe (122, 123) aufweist zum Führen der entsprechenden ionisierbaren Gase (102, 105) derart, dass die ionisierbaren Gase (102, 105) in den Interaktionsbereich (103) zur Reaktion mit dem Grundmaterial (101) einströmbar sind.The present invention relates to a nozzle device (100) for bringing together an ionizable gas (102, 105) and a base material (101) in an interaction area (103). The nozzle device (100) has a base body (110) which has a transport channel (111) for guiding a base material (101) along a transport direction (106) to an end region (114) of the base body (110). The main body (110) has a first plasma channel (112) for guiding a first ionizable gas (102) along the transport direction (106) and a second plasma channel (113) for guiding a second ionizable gas (105) along the transport direction (106) . The base body (110) has a fastening area (135) for an electrode device (150) such that the first ionizable gas (102) in the first plasma channel (112) and the second ionizable gas (105) in the second plasma channel (113) are ionizable. A nozzle element (120) is coupled to the end region (114) of the base body (110), the nozzle element (120) having a corresponding transport channel 111 and corresponding nozzle outlets (122, 123) for guiding the corresponding ionizable gases (102, 105) ) in such a way that the ionizable gases (102, 105) can flow into the interaction area (103) for reaction with the base material (101).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenvorrichtung und ein Verfahren zum Zusammenführung von ionisierbaren Gasen und von Substanzen bzw. Grundmaterial in einem Vorgangsbereich bzw. Interaktionsbereich. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Erzeugen von chemischen und/oder physikalischen Vorgängen wie zum Erzeugen oder Recyceln eines Pulvers aus einer Substanz.The present invention relates to a nozzle device and a method for bringing together ionizable gases and substances or base material in a process area or interaction area. The present invention also relates to a system for generating chemical and / or physical processes such as generating or recycling a powder from a substance.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Komplexe Bauteile, insbesondere in der Kleinteilefertigung und in der Prototypenfertigung, werden mehr und mehr mittels additiver Fertigungsverfahren hergestellt. Mittels additiver Fertigungsverfahren wird beispielsweise ein Material Schicht für Schicht aufgetragen und so werden dreidimensionale komplexe Bauteile erzeugt. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen, insbesondere pulverförmigen, Werkstoffen. Beim Aufbau finden physikalische und chemische Vorgänge für den Umschmelz- und Aushärteprozess statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Inzwischen sind auch Carbon- und Graphitmaterialien für additive Herstellverfahren entwickelt worden.Complex components, especially in the production of small parts and in prototype production, are increasingly being manufactured using additive manufacturing processes. Using additive manufacturing processes, for example, a material is applied layer by layer, creating three-dimensional complex components. The layer-wise build-up is computer-controlled from one or more liquid or solid, in particular powdery, materials. During the construction, physical and chemical processes for the remelting and hardening process take place. Typical materials for 3D printing are plastics, synthetic resins, ceramics and metals. In the meantime, carbon and graphite materials have also been developed for additive manufacturing processes.

Für additive Herstellverfahren ist es notwendig, Pulver als Grundmaterial bereitzustellen, wobei die Partikel des Pulvers homogen sein sollen. Insbesondere ist es ein Anliegen, die Partikel des Pulvers klein zu gestalten, um filigrane Bauteile mit glatten Oberflächen mittels additiver Fertigung herzustellen.For additive manufacturing processes, it is necessary to provide powder as the base material, whereby the particles of the powder should be homogeneous. In particular, it is important to make the particles of the powder small in order to produce filigree components with smooth surfaces using additive manufacturing.

Um feine Pulver aus einer Substanz bzw. Grundmaterial herzustellen, ist es bekannt plasmabasierende Prozesse einzusetzen. Bei einem Plasmazerstäubungsprozess wird das Grundmaterial mittels eines ionisierten Plasmastrahls geschmolzen und zerstäubt. Die mit dem Plasmazerstäubungsprozess hergestellten einzelnen Pulverpartikel sind äußerst homogen und sphärolithisch ausgebildet.It is known to use plasma-based processes to produce fine powders from a substance or base material. In a plasma atomization process, the base material is melted and atomized by means of an ionized plasma jet. The individual powder particles produced with the plasma atomization process are extremely homogeneous and spherulitic.

Die so hergestellten sphärolithischen Pulverpartikel können im Anschluss beispielsweise für die additive Fertigung genutzt werden oder zur weiteren Verwendung als Reaktionspartner mit anderen Materialien verwendet werden.The spherulitic powder particles produced in this way can then be used, for example, for additive manufacturing or for further use as reactants with other materials.

US 5,707,419 A offenbart eine Kühlkammer, in welcher drei Plasmabrenner angekoppelt sind, um entsprechende Plasmastrahlen in einem Scheitelpunkt im Inneren der Kühlkammer zu kreuzen. In diesem Scheitelpunkt wird ein Draht von einer Drahtwende eingebracht werden, damit dieser in dem Scheitelpunkt geschmolzen wird. U.S. 5,707,419 A discloses a cooling chamber in which three plasma torches are coupled to intersect respective plasma jets at a vertex inside the cooling chamber. In this vertex a wire will be inserted from a wire turn so that it is melted in the vertex.

WO 2015/135075 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Pulverteilchen durch Zerstäuben eines Drahtes. Der Draht wird in einen Plasmabrenner eingebracht. Ein vorderer Teil des Drahts wird von dem Plasmabrenner in eine Zerstäubungsdüse des Plasmabrenners bewegt. Ein vorderes Ende des Drahts wird durch Einwirken eines oder mehrerer in der Zerstäubungsdüse gebildeter Plasmastrahlen auf der Oberfläche geschmolzen. WO 2015/135075 A1 discloses a method and apparatus for producing powder particles by atomizing a wire. The wire is placed in a plasma torch. A front part of the wire is moved from the plasma torch into an atomizing nozzle of the plasma torch. A leading end of the wire is melted on the surface by the action of one or more plasma jets formed in the atomizing nozzle.

DE 10 2006 044 906 A1 offenbart einen Plasmabrenner zur Herstellung von Beschichtungen auf Oberflächen und/oder zur Herstellung von Nano-Pulvern. Der Plasmabrenner weist eine Mehrzahl von symmetrisch um eine Längsmittelachse des Brenners angeordneten Kathoden und umgebenden Plasmazuführungen auf. Zentrisch zur Mittelachse stromabwärts ist eine Sammelanode angeordnet zur Erzeugung einer entsprechenden Anzahl von Lichtbögen zwischen den Kathoden und der Sammelanode. Mit einer zentrischen Werkstoffzuführung wird eine Pulvereindüsung zwischen Kathodenansatz und Anodenfußpunkt der Lichtbögen ermöglicht. DE 10 2006 044 906 A1 discloses a plasma torch for producing coatings on surfaces and / or for producing nano-powders. The plasma torch has a plurality of cathodes arranged symmetrically about a central longitudinal axis of the torch and surrounding plasma feeds. A collecting anode is arranged centrally to the central axis downstream for generating a corresponding number of arcs between the cathodes and the collecting anode. With a central material feed, powder injection is made possible between the cathode attachment and the anode base of the arc.

DE 10 2007 041 329 A1 offenbart einen Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung und mit mindestens zwei getrennten Kathoden und einer konzentrisch um den Pulvereindüsungskanal angeordneten Ringanode. Zur zeitweisen Aufteilung eines Lichtbogens in zwei Teillichtbögen pro Kathode wird der zentrischen Ringanode eine weitere, diese auf Abstand umgebende Ringanode zugeordnet. DE 10 2007 041 329 A1 discloses a plasma torch with axial powder injection and with at least two separate cathodes and a ring anode arranged concentrically around the powder injection channel. For the temporary division of an arc into two partial arcs per cathode, the central ring anode is assigned a further ring anode surrounding it at a distance.

US 2013/157040 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Herstellung von thermischen Spritzbeschichtungen auf einem Substrat aus einer flüssigen Suspension offenbart. Das System umfasst einen thermischen Sprühbrenner zum Erzeugen eines Plasmas und ein Sub-System zur Abgabe einer Flüssigkeitssuspension zum Abgeben der Flüssigkeitssuspension mit Partikeln an das Plasma, um einen Plasmaausfluss zu erzeugen. Eine Düse kann eine Hülle aus inertem oder reaktivem Gas erzeugen, die den Plasmaabfluss vollständig umgibt. US 2013/157040 A1 discloses a system and method for producing thermal spray coatings on a substrate from a liquid suspension. The system comprises a thermal spray burner for generating a plasma and a sub-system for delivering a liquid suspension for delivering the liquid suspension with particles to the plasma in order to generate a plasma outflow. A nozzle can create an envelope of inert or reactive gas that completely surrounds the plasma effluent.

Neben der Herstellung von entsprechenden Pulvermaterialien kann mittels Plasmastrahlen ebenfalls allgemein ein chemischer und/oder physikalischer Vorgang zwischen Substanzen herbeigeführt werden.In addition to the production of appropriate powder materials, a chemical and / or physical process between substances can also generally be brought about by means of plasma jets.

Um die Plasmastrahlen und die Substanz bzw. das Grundmaterial in einem Scheitelpunkt zusammen zu führen, werden derzeit komplexe und mehrteilige Vorrichtungen vorgesehen.In order to bring the plasma jets and the substance or the base material together in an apex, complex and multi-part devices are currently provided.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Interaktion einer oder mehreren Substanzen bzw. Grundmaterialien mit einem oder mehreren ionisierbaren Gasen bereitzustellen, welches eine geringe Komplexität und einen geringen Einbauraum aufweist.It is an object of the present invention to provide a device for the interaction of one or more substances or base materials with one or more ionizable gases which has a low complexity and a small installation space.

Diese Aufgabe wird mit einer Düsenvorrichtung zum Zusammenführen von ionisierbaren Gasen und eines Grundmaterials (bzw. einer Substanz), einem System zum chemischen und/oder physikalischen Behandeln eines Grundmaterials des Produktes, wie zum Beispiel eines Pulvers aus einem Grundmaterial, sowie einem Verfahren zum Zusammenführen eines ionisierten Gases und eines Grundmaterials gemäß den unabhängigen Ansprüchen, geschaffen.This object is achieved with a nozzle device for bringing together ionizable gases and a base material (or a substance), a system for chemical and / or physical treatment of a base material of the product, such as a powder from a base material, and a method for combining a ionized gas and a base material according to the independent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Düsenvorrichtung zum Zusammenführen eines ionisierbaren Gases und eines Grundmaterials in einem Interaktionsbereich bzw. Reaktionsbereich bereitgestellt. Die Düsenvorrichtung weist zunächst einen Grundkörper auf, welcher einen Transportkanal aufweist zum Führen einer Substanz bzw. eines Grundmaterials entlang einer Transportrichtung zu einem Endbereich des Grundkörpers. Der Grundkörper weist ferner einen ersten Plasmakanal zum Führen eines ersten ionisierbaren Gases entlang der Transportrichtung und einen zweiten Plasmakanal (welcher von dem ersten Plasmakanal beabstandet ist) zum Führen eines zweiten ionisierbaren Gases entlang der Transportrichtung auf. In dem Endbereich des Grundkörpers weist der erste Plasmakanal einen ersten Gasauslass und der zweite Plasmakanal einen zweiten Gasauslass auf.According to a first aspect of the invention, a nozzle device for bringing together an ionizable gas and a base material in an interaction area or reaction area is provided. The nozzle device initially has a base body which has a transport channel for guiding a substance or a base material along a transport direction to an end region of the base body. The main body also has a first plasma channel for guiding a first ionizable gas along the direction of transport and a second plasma channel (which is spaced from the first plasma channel) for guiding a second ionizable gas along the direction of transport. In the end area of the main body, the first plasma channel has a first gas outlet and the second plasma channel has a second gas outlet.

Der Grundkörper weist ferner einen Koppelbereich für eine Elektrodenvorrichtung derart auf, dass das erste ionisierbare Gas in dem ersten Plasmakanal und das zweite ionisierbaren Gas in dem zweiten Plasmakanal ionisierbar sind.The base body also has a coupling area for an electrode device such that the first ionizable gas in the first plasma channel and the second ionizable gas in the second plasma channel can be ionized.

Ferner weist die Düsenvorrichtung ein Düsenelement auf, welches an dem Endbereich des Grundkörpers mit diesem gekoppelt ist. Das Düsenelement weist einen weiteren Transportkanal auf, welcher mit dem Transportkanal derart gekoppelt ist, dass das Grundmaterial von dem Grundkörper in einen Interaktionsbereich bzw. Reaktionsbereich außerhalb des Düsenelements entlang der Transportrichtung überführbar ist. Ferner weist das Düsenelement einen ersten Düsenauslass, welcher mit dem ersten Plasmakanal gekoppelt ist und einen zweiten Düsenauslass auf, welcher mit dem zweiten Plasmakanal gekoppelt ist.Furthermore, the nozzle device has a nozzle element which is coupled to the base body at the end region thereof. The nozzle element has a further transport channel which is coupled to the transport channel in such a way that the base material can be transferred from the base body into an interaction area or reaction area outside the nozzle element along the direction of transport. Furthermore, the nozzle element has a first nozzle outlet which is coupled to the first plasma channel and a second nozzle outlet which is coupled to the second plasma channel.

Der erste Düsenauslass zum Führen des ersten ionisierbaren Gases und der zweite Düsenauslass zum Führen des zweiten ionisierbaren Gases sind derart ausgebildet, dass das erste ionisierbare Gas und das zweite ionisierbare Gas in den Reaktionsbereich zur Reaktion mit dem Grundmaterial einströmbar sind.The first nozzle outlet for guiding the first ionizable gas and the second nozzle outlet for guiding the second ionizable gas are designed such that the first ionizable gas and the second ionizable gas can flow into the reaction region for reaction with the base material.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenführen eines ionisierten Gases und einer Substanz bzw. Grundmaterials in einem Vorgangs- bzw. Interaktionsbereich mit der oben beschriebenen Düsenvorrichtung aufgezeigt. Das Verfahren weist zunächst den Schritt des Führens des Grundmaterials in dem Transportkanal entlang einer Transportrichtung zu einem Endbereich des Grundkörpers, des Führens des ersten ionisierbaren Gases entlang der Transportrichtung in dem ersten Plasmakanal und des Führens des zweiten ionisierbaren Gases entlang der Transportrichtung in dem zweiten Plasmakanal auf. Ferner weist das Verfahren den Schritt des Ionisierens des ersten ionisierbaren Gases in dem ersten Plasmakanal und des zweiten ionisierbaren Gases in dem zweiten Plasmakanal mittels einer Elektrodenvorrichtung auf. Das Grundmaterial wird in dem weiteren Transportkanal des Düsenelements von dem Transportkanal in den Interaktionsbereich außerhalb des Düsenelements entlang der Transportrichtung überführt. Das erste ionisierte Gas wird mittels des ersten Düsenauslasses und das zweite ionisierte Gas wird mittels des zweiten Düsenauslasses in den Interaktionsbereich zur Reaktion mit dem Grundmaterial eingeströmt.According to a further aspect of the present invention, a method for bringing together an ionized gas and a substance or base material in a process or interaction area with the nozzle device described above is shown. The method initially has the step of guiding the base material in the transport channel along a transport direction to an end region of the base body, guiding the first ionizable gas along the transport direction in the first plasma channel and guiding the second ionizable gas along the transport direction in the second plasma channel . Furthermore, the method has the step of ionizing the first ionizable gas in the first plasma channel and the second ionizable gas in the second plasma channel by means of an electrode device. The base material is transferred in the further transport channel of the nozzle element from the transport channel into the interaction area outside the nozzle element along the transport direction. The first ionized gas is flowed into the interaction area by means of the first nozzle outlet and the second ionized gas is flowed into the interaction area for reaction with the base material by means of the second nozzle outlet.

Die Substanz bzw. das Grundmaterial ist beispielsweise ein Feststoff, wie beispielsweise ein Draht, beispielsweise ein Kupferdraht, Aluminiumdraht, Nickeldraht, Titandraht oder ein Wolframdraht. Alternativ kann das Grundmaterial ebenfalls ein flüssiges Material oder ein gasförmiges Material sein. Das Grundmaterial ist dafür vorgesehen, mit dem ionisierbaren Gas zu reagieren oder aufgrund der hohen Temperatur des ionisierbaren Gases aufgeschmolzen oder verdampft zu werden.The substance or the base material is, for example, a solid such as a wire, for example a copper wire, aluminum wire, nickel wire, titanium wire or a tungsten wire. Alternatively, the base material can also be a liquid material or a gaseous material. The base material is intended to react with the ionizable gas or to be melted or vaporized due to the high temperature of the ionizable gas.

Als ionisierbares Gas, welches in einem geladenen Zustand als Plasmagas auf das Grundmaterial im Interaktionsbereich trifft, kann beispielsweise ein Inertgas bzw. Argon (Ar) verwendet werden.An inert gas or argon (Ar), for example, can be used as the ionizable gas which, in a charged state as plasma gas, hits the base material in the interaction area.

Der Grundkörper besteht aus einem Vollmaterial mit einer hohen Temperaturbeständigkeit. Der Grundkörper kann beispielsweise aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, SiAlON bestehen.The main body consists of a solid material with a high temperature resistance. The base body can for example consist of aluminum oxide, zirconium oxide, SiAlON.

Der Grundkörper ist insbesondere integral und einstückig ausgebildet und weist den Transportkanal, den ersten Plasmakanal und den zweiten Plasmakanal auf. Mit anderen Worten verlaufen mehrere Plasmakanäle und der zunächst eine Transportkanal in einem integralen einstückigen Grundkörper. Der Grundkörper kann einen oder eine Vielzahl von Transportkanälen für ein und dasselbe Grundmaterial oder unterschiedliche Grundmaterialien aufweisen. Der Grundkörper kann ferner ausschließlich den ersten und den zweiten Plasmakanal oder eine Vielzahl weiterer erste zweiter Plasmakanäle aufweisen, wobei in den Plasmakanälen ein und dasselbe ionisierbaren Gas oder eine Vielzahl unterschiedlicher ionisierbare Gase durchgeführt werden können.The base body is in particular formed integrally and in one piece and has the transport channel, the first plasma channel and the second plasma channel. In other words, run away several plasma channels and the first one transport channel in an integral one-piece base body. The base body can have one or a plurality of transport channels for one and the same base material or different base materials. The base body can furthermore have exclusively the first and the second plasma channel or a multiplicity of further first second plasma channels, wherein one and the same ionizable gas or a multiplicity of different ionizable gases can be passed through the plasma channels.

Die Transportrichtung definiert insbesondere den Vortrieb bzw. die Strömungsrichtung des Grundmaterials durch den Grundkörper und durch das Düsenelement in den Interaktionsbereich bzw. Reaktionsbereich.The transport direction defines in particular the propulsion or the flow direction of the base material through the base body and through the nozzle element into the interaction area or reaction area.

Insbesondere weist der Grundköper einen Koppelbereich für eine Elektrodenvorrichtung auf. Die Elektrodenvorrichtung kann dabei derart an dem Grundkörper direkt oder indirekt, z.B. an ein Düsengehäuse, befestigt werden und einen Energieeintrag in den entsprechenden ersten und/oder zweiten Plasmakanal bereitstellen.In particular, the base body has a coupling area for an electrode device. The electrode device can be attached to the base body directly or indirectly, e.g. on a nozzle housing, and provide an energy input into the corresponding first and / or second plasma channel.

Die Elektrodenvorrichtung weist beispielsweise einen Strahlungskopf auf, welcher hochfrequente Strahlung in die entsprechenden Plasmakanäle einbringt. Aufgrund des hohen Energieeintrags wird das Gas in den Plasmakanälen ionisiert und weiter entlang der Transportrichtung befördert oder unmittelbar nach dem Ionisationsvorgang in Richtung Grundmaterial gelenkt.The electrode device has, for example, a radiation head which introduces high-frequency radiation into the corresponding plasma channels. Due to the high energy input, the gas in the plasma channels is ionized and transported further along the direction of transport or directed towards the base material immediately after the ionization process.

Die Elektrodenvorrichtung wird zentrisch mit dem Düsenelement und dem Grundkörper gekoppelt. Beim beispielhaften Einsatz von hochfrequenter Strahlung und bestimmten Energieeintrag bestimmt die Geometrie und Ausrichtung der Plasmakanäle und die Position vom Düsenelement zur Elektrodenvorrichtung den gewünschten Zustand vom Plasma, wie zum Beispiel Temperatur oder Strömungszustand, beim Auftreffen auf die Substanz bzw. auf das Grundmaterial.The electrode device is centrally coupled to the nozzle element and the base body. With the exemplary use of high-frequency radiation and certain energy input, the geometry and alignment of the plasma channels and the position of the nozzle element to the electrode device determine the desired state of the plasma, such as temperature or flow state, when it hits the substance or the base material.

Das Düsenelement besteht aus einem Vollmaterial mit einer hohen Temperaturbeständigkeit. Das Düsenelement kann beispielsweise aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, SiAlON bestehen. Das Düsenelement weist insbesondere einen weiteren Transportkanal, einen ersten Düsenauslass und einen zweiten Düsenauslass auf. Das Düsenelement wird an einem Endbereich des Grundkörpers befestigt. Insbesondere ist das Düsenelement derart mit dem Grundkörper gekoppelt, dass der Transportkanal und der weitere Transportkanal sowie der erste Düsenauslass mit dem ersten Plasmakanal und der zweite Düsenauslass mit dem zweiten Plasmakanal gekoppelt sind. Das Düsenelement kann beispielsweise integral und einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet sein oder lösbar, beispielsweise mittels einer Schraubenverbindung, an den Grundkörper angeschraubt werden. Der erste und/oder der zweite Düsenauslass können ferner besondere verjüngende Kanäle aufweisen und entsprechend an dem Austritt in Richtung Interaktionsbereich den kleinsten Querschnitt aufweisen. Alternativ können die Düsenauslässe jeweils eine Lavaldüse bilden. Die Düsenauslässe sind derart ausgebildet, dass das entsprechend ionisierte Gas in den Interaktionsbereich eingeströmt wird. Der weitere Transportkanal ist entsprechend ausgebildet, dass das Grundmaterial durch den weiteren Transportkanal des Düsenelements hindurch geführt werden kann und in den Interaktionsbereich hineinragt. Der erste Düsenauslass und der zweite Düsenauslass sind dabei insbesondere derart ausgebildet, dass das erste ionisierbare Gas und das zweite ionisierbare Gas sich in einem Scheitelpunkt im Interaktionsbereich treffen. Der weitere Transportkanal ist ausgebildet, dass das Grundmaterial ebenfalls durch den Scheitelpunkt verläuft.The nozzle element consists of a solid material with a high temperature resistance. The nozzle element can for example consist of aluminum oxide, zirconium oxide, SiAlON. The nozzle element has in particular a further transport channel, a first nozzle outlet and a second nozzle outlet. The nozzle element is attached to an end region of the base body. In particular, the nozzle element is coupled to the base body in such a way that the transport channel and the further transport channel as well as the first nozzle outlet are coupled to the first plasma channel and the second nozzle outlet to the second plasma channel. The nozzle element can, for example, be formed integrally and in one piece with the base body or can be detachably screwed to the base body, for example by means of a screw connection. The first and / or the second nozzle outlet can also have special tapering channels and correspondingly have the smallest cross section at the exit in the direction of the interaction area. Alternatively, the nozzle outlets can each form a Laval nozzle. The nozzle outlets are designed such that the correspondingly ionized gas flows into the interaction area. The further transport channel is designed so that the base material can be guided through the further transport channel of the nozzle element and protrudes into the interaction area. The first nozzle outlet and the second nozzle outlet are designed in particular such that the first ionizable gas and the second ionizable gas meet at an apex in the interaction area. The further transport channel is designed so that the base material also runs through the apex.

Der Interaktionsbereich bzw. Reaktionsbereich ist entsprechend in Transportrichtung außerhalb des Düsenelements ausgebildet. In dem Interaktionsbereich findet der physikalische und/oder chemische Vorgang wie eine Reaktion zwischen dem Grundmaterial und dem ionisierbaren bzw. ionisierten Gas statt. Aufgrund des Energieeintrags in das ionisierbare Gas, des Ausströmwinkels des ionisierbaren Gas aus dem entsprechenden Düsenauslass sowie aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit des ausströmenden ionisierbaren Gases kann die Temperatur im Scheitelpunkt eingestellt werden. Die Temperatur im Scheitelpunkt kann beispielsweise aufgrund des ionisierten Gases und/oder aufgrund einer exothermen Reaktion des ionisierten Gases mit dem Grundmaterial eine Temperatur von über 1000 °C, insbesondere aufweisen.The interaction area or reaction area is correspondingly formed outside the nozzle element in the transport direction. The physical and / or chemical process such as a reaction between the base material and the ionizable or ionized gas takes place in the interaction area. The temperature at the apex can be set on the basis of the energy input into the ionizable gas, the outflow angle of the ionizable gas from the corresponding nozzle outlet and on the basis of the flow velocity of the outflowing ionizable gas. The temperature at the apex can, for example, due to the ionized gas and / or due to an exothermic reaction of the ionized gas with the base material, have a temperature of over 1000 ° C., in particular.

Aufgrund von Temperatur und anderer Parameter wie beispielsweise Gaszusammensetzung kann ein physikalischer und/oder ein chemischer Vorgang zwischen dem ionisierten Gas und dem Grundmaterial erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich wird das Grundmaterial aufgrund der Temperatur des ionisierten Gases automatisiert und in kleine, insbesondere kugelförmige Tropfen aufgeschmolzen. In einem nachfolgenden Abkühlprozess können die geschmolzenen Tröpfchen zu Partikeln verfestigt werden, sodass ein Pulver, welches beispielsweise für die additive Fertigung notwendig ist, bereitgestellt wird.Due to the temperature and other parameters such as gas composition, a physical and / or a chemical process can be generated between the ionized gas and the base material. Alternatively or in addition, the base material is automated due to the temperature of the ionized gas and melted into small, in particular spherical drops. In a subsequent cooling process, the molten droplets can be solidified into particles, so that a powder, which is necessary for additive manufacturing, for example, is provided.

Mit der vorliegenden Düsenvorrichtung zum Zusammenführen eines ionisierbaren Gases mit einem Grundmaterial kann ohne eine komplexe Ausrüstung ein gewünschter Vorgang bereitgestellt werden, da die notwendigen Versorgungsleitungen bzw. Kanäle integral im Grundkörper und dem Düsenelement vorliegen. Mit der Düsenvorrichtung wird sozusagen eine kombinierte Düse-Hohlleiter-Elektrode geschaffen. Es reichen somit der Anschluss vom Versorgungreservoir sowie die Kopplung einer Elektrodenvorrichtung aus, um einen gewünschten Vorgang herbeizuführen.With the present nozzle device for bringing together an ionizable gas with a base material, a desired process can be provided without complex equipment, since the necessary supply lines or Channels are present integrally in the base body and the nozzle element. With the nozzle device, a combined nozzle-waveguide electrode is created, so to speak. The connection from the supply reservoir and the coupling of an electrode device are thus sufficient to bring about a desired process.

Mit der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung werden die ionisierbaren Gase und das Grundmaterial aufgrund ihrer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften in den gewünschten Zustand gebracht. Mittels der Düsenvorrichtung und dessen Geometrie wird entsprechend der Massendurchsatz, die Strömung der ionisierbaren Gase und des Grundmaterials beschleunigt und/oder verzögert, und/oder expandiert und/oder rotiert und/oder gleichgerichtet, und/oder gekühlt und/oder erhitzt. With the nozzle device according to the invention, the ionizable gases and the base material are brought into the desired state due to their physical and / or chemical properties. By means of the nozzle device and its geometry, the mass flow rate, the flow of the ionizable gases and the base material is accelerated and / or delayed, and / or expanded and / or rotated and / or rectified, and / or cooled and / or heated accordingly.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, der Grundkörper und das Düsenelement integral ausgebildet. Dabei kann das Düsenelement beispielsweise an den Grundkörper angeschweißt sein. Insbesondere kann das Düsenelement sowie der Grundkörper zusammen in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt werden. Alternativ kann das Düsenelement und der Grundkörper mit einem Gußverfahren hergestellt werden.According to a further exemplary embodiment, as described above, the base body and the nozzle element are formed integrally. The nozzle element can for example be welded to the base body. In particular, the nozzle element and the base body can be produced together in an additive manufacturing process. Alternatively, the nozzle element and the base body can be produced using a casting process.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Transportkanal als Bohrung im Inneren des Grundkörpers ausgebildet. Die Bohrung kann beispielsweise mittels Bohrens oder Fräsen eingebracht werden oder bei Herstellung des Grundkörpers im Gussverfahren oder in der additiven Fertigung vorgesehen werden.According to a further exemplary embodiment, the transport channel is designed as a bore in the interior of the base body. The hole can be made, for example, by means of drilling or milling, or it can be provided during manufacture of the base body using the casting process or additive manufacturing.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Grundkörper rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei eine Mittelachse des Grundkörpers parallel zu der Transportrichtung ausgebildet ist. Beispielsweise weist der Grundkörper eine zylindrische Form mit einer runden, ovalen oder vieleckigen Grundfläche auf. Die Normale einer Grundfläche ist beispielsweise parallel zu der Transportrichtung ausgebildet.According to a further exemplary embodiment, the base body is designed to be rotationally symmetrical, with a central axis of the base body being designed parallel to the transport direction. For example, the base body has a cylindrical shape with a round, oval or polygonal base. The normal of a base area is formed, for example, parallel to the transport direction.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform verläuft der Transportkanal entlang der Mittelachse (Rotationsachse) des Grundkörpers. Somit liegt der Transportkanal im Zentrum des Grundkörpers und erstreckt sich insbesondere translatorisch.According to a further exemplary embodiment, the transport channel runs along the central axis (axis of rotation) of the base body. The transport channel is thus in the center of the base body and extends in particular in a translatory manner.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der erste Düsenauslass und/oder der zweite Düsenauslass derart ausgebildet, dass das entsprechende ionisierbare Gas eine Strömungsrichtung mit einer zu der Mittelachse radialen (Richtungs-) Komponente aufweist.According to a further exemplary embodiment, the first nozzle outlet and / or the second nozzle outlet is designed such that the corresponding ionizable gas has a flow direction with a (directional) component that is radial to the central axis.

Als axiale Richtung wird die Richtung parallel der Transportrichtung definiert. Die radiale Richtung entspricht einer Richtung, welche orthogonal zur der axialen Richtung ausgebildet ist und durch die Mittelachse bzw. Rotationsachse des Grundkörpers verläuft. Die Umlaufrichtung ist orthogonal zur der axialen Richtung und der Radialrichtung.The direction parallel to the transport direction is defined as the axial direction. The radial direction corresponds to a direction which is formed orthogonal to the axial direction and runs through the central axis or axis of rotation of the base body. The direction of rotation is orthogonal to the axial direction and the radial direction.

Mit der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird der erste oder zweite Düsenauslass dahingehend konkretisiert, dass das ionisierbare Gas mit einem bestimmten Winkel relativ zu der Transportrichtung in den Interaktionsbereich eingeströmt wird. Der Winkel ist beispielsweise zwischen der Strömungsrichtung aus den entsprechenden Düsenauslässen einerseits und der axialen Richtung andererseits definiert. Beispielsweise kann ein Winkel zwischen der axialen Richtung und der Strömungsrichtung 20° bis 80°, insbesondere 30°, aufweisen. Beispielsweise können die Düsenauslässe außerhalb des Zentrums, d. h. beabstandet von der Mittelachse Düsenelement, angeordnet werden. Aufgrund des gewinkelten Ausströmens des ionisierbaren bzw. ionisierten Gases durch die entsprechenden Düsenauslässe strömt das ionisierbare bzw. ionisierte Gas in Richtung eines Scheitelpunkts auf der Mittelachse des Düsenelements bzw. des Grundkörpers außerhalb der Düsenvorrichtung im Vorgangs- bzw. Interaktionsbereich, um mit der Substanz bzw. dem Grundmaterial zu interagieren bzw. zu reagieren.With the exemplary embodiment described above, the first or second nozzle outlet is specified in such a way that the ionizable gas flows into the interaction area at a specific angle relative to the transport direction. The angle is defined, for example, between the direction of flow from the corresponding nozzle outlets on the one hand and the axial direction on the other. For example, an angle between the axial direction and the flow direction can be 20 ° to 80 °, in particular 30 °. For example, the nozzle outlets may be off-center, e.g. H. spaced from the central axis nozzle element, are arranged. Due to the angled outflow of the ionizable or ionized gas through the corresponding nozzle outlets, the ionizable or ionized gas flows in the direction of an apex on the center axis of the nozzle element or the base body outside the nozzle device in the process or interaction area in order to be able to interact with the substance or to interact or react with the basic material.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zumindest der erste Düsenauslass oder der zweite Düsenauslass derart ausgebildet, dass das entsprechende ionisierbare Gas eine Strömungsrichtung mit einer zu der Mittelachse umlaufenden (Richtungs-) Komponente aufweist. Somit erhält das ausströmende ionisierbare Gas eine rotierende Richtung um die Mittelachse. Dies kann eine verbesserte Reaktion mit dem Grundmaterial im Interaktionsbereich oder eine verbesserte Automatisierung des Grundmaterials im Interaktionsbereich erzeugen.According to a further exemplary embodiment, at least the first nozzle outlet or the second nozzle outlet is designed in such a way that the corresponding ionizable gas has a flow direction with a (directional) component rotating around the central axis. The ionizable gas flowing out is thus given a rotating direction around the central axis. This can produce an improved reaction with the base material in the interaction area or an improved automation of the base material in the interaction area.

Die Strömungsrichtung mit einer umlaufenden Komponente (d. h. einer Komponente in Umfangsrichtung) kann beispielsweise mittels einer entsprechenden Ausgestaltung der Düsenauslässe erzeugt werden. Zudem können Fluidleitelemente vorgesehen werden, welche nach dem Austreten des entsprechenden ionisierbaren Gases angeordnet sind und dieses in eine gewünschte Rotationsrichtung ablenken.The flow direction with a circumferential component (i.e. a component in the circumferential direction) can be generated, for example, by means of a corresponding configuration of the nozzle outlets. In addition, fluid guide elements can be provided which are arranged after the corresponding ionizable gas has emerged and deflect it in a desired direction of rotation.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zumindest der zweite Plasmakanal als Bohrung im Inneren des Grundkörpers ausgebildet. Die Bohrung kann beispielsweise mittels Bohrens oder Fräsen eingebracht werden oder bei Herstellung des Grundkörpers im Gussverfahren oder in der additiven Fertigung vorgesehen werden.According to a further exemplary embodiment, at least the second plasma channel is designed as a bore in the interior of the base body. The hole can be made, for example, by means of drilling or milling, or it can be provided during manufacture of the base body using the casting process or additive manufacturing.

Der erste Plasmakanal und der zweite Plasmakanal können jeweils beabstandet von der Mittelachse des Grundkörpers ausgebildet sein. Der erste Plasmakanal und der zweite Plasmakanal können denselben Abstand zu der Mittelachse des Grundkörpers aufweisen. Alternativ können der erste Plasmakanal und der zweite Plasmakanal unterschiedliche Abstände zu der Mittelachse aufweisen.The first plasma channel and the second plasma channel can each be formed at a distance from the central axis of the base body. The first plasma channel and the second plasma channel can be at the same distance from the central axis of the main body. Alternatively, the first plasma channel and the second plasma channel can have different distances from the central axis.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zumindest der erste Plasmakanal als offene Nut entlang einer Oberfläche des Grundkörpers ausgebildet. Die offene Nut kann beispielsweise mittels Fräsens in den Grundkörper eingebracht werden. Das ionisierbare Gas strömt aufgrund eines gerichteten Einströmwinkels in die Nut entlang derselben Nut. Durch die offene Nut ist das ionisierbare Gas von außen gut zugänglich, insbesondere für einen Energieeintrag der Elektrodenvorrichtung.According to the present invention, at least the first plasma channel is designed as an open groove along a surface of the base body. The open groove can be made in the base body by means of milling, for example. The ionizable gas flows due to a directed inflow angle into the groove along the same groove. The ionizable gas is easily accessible from the outside through the open groove, in particular for energy input into the electrode device.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die offene Nut zumindest teilweise mit einer Hülse, welche über den Grundkörper steckbar ist, geschlossen. Die Hülse kann sozusagen über den Grundkörper gesteckt beziehungsweise geschoben werden, sodass die Hülse auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegt. Damit können die offenen Nuten der entsprechenden Plasmakanäle geschlossen werden. Im Koppelbereich mit der Elektrodenvorrichtung kann die offene Nut frei von der Hülse bleiben und von dieser entsprechend nicht bedeckt werden. Alternativ kann die Hülse entsprechende Öffnungen im Koppelbereich aufweisen, sodass das in der Nut entlangströmende ionisierbare Gas durch die Öffnung von der Elektrodenvorrichtung bzw. für den Energieeintrag gut erreichbar ist.According to the present invention, the open groove is at least partially closed with a sleeve which can be plugged over the base body. The sleeve can, so to speak, be plugged or pushed over the base body so that the sleeve rests on the surface of the base body. The open grooves of the corresponding plasma channels can thus be closed. In the coupling area with the electrode device, the open groove can remain free of the sleeve and accordingly not be covered by it. Alternatively, the sleeve can have corresponding openings in the coupling area so that the ionizable gas flowing along the groove can be easily reached through the opening from the electrode device or for the input of energy.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Grundkörper einen weiteren ersten Plasmakanal zum Führen eines weiteren ersten ionisierbaren Gases entlang der Transportrichtung und/oder einen weiteren zweiten Plasmakanal, welcher von dem weiteren ersten Plasmakanal beabstandet ist, zum Führen eines weiteren zweiten ionisierbaren Gases entlang der Transportrichtung auf. In dem Endbereich des Grundkörpers weist der weitere erste Plasmakanal einen weiteren ersten Gasauslass und der weitere zweite Plasmakanal einen weiteren zweiten Gasauslass auf, wobei der weitere erste Plasmakanal und der weitere zweite Plasmakanal in dem Grundkörper zwischen dem ersten Plasmakanal und dem zweiten Plasmakanal einerseits und dem Transportkanal andererseits ausgebildet sind.According to a further exemplary embodiment, the main body has a further first plasma channel for guiding a further first ionizable gas along the transport direction and / or a further second plasma channel, which is spaced from the further first plasma channel, for guiding a further second ionizable gas along the transport direction . In the end area of the main body, the further first plasma channel has a further first gas outlet and the further second plasma channel has a further second gas outlet, the further first plasma channel and the further second plasma channel in the main body between the first plasma channel and the second plasma channel on the one hand and the transport channel on the other hand are formed.

Entsprechend können eine Vielzahl von weiteren ersten und zweiten Plasmakanal in dem Grundkörper und entsprechende weitere Düsenauslässe des Düsenelements vorliegen. Insbesondere weist der erste oder zweite Plasmakanal im Vergleich zu dem weiteren ersten und weiteren zweiten Plasmakanal einen größeren Abstand zu der Mittelachse des Grundkörpers auf. Mit anderen Worten liegen der weitere erste und weitere zweite Plasmakanal der Mittelachse und entsprechend dem entlang dieser verlaufenden Transportkanal und den weiter außen liegenden ersten und zweiten Plasmakanälen.Correspondingly, a multiplicity of further first and second plasma channels can be present in the base body and corresponding further nozzle outlets of the nozzle element. In particular, the first or second plasma channel is at a greater distance from the central axis of the main body compared to the further first and further second plasma channels. In other words, the further first and further second plasma channels lie on the central axis and, correspondingly, the transport channel running along this and the first and second plasma channels further outward.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Düsenelement relativ zu dem Grundkörper rotierbar. Das Düsenelement kann beispielsweise mittels eines Gleitlagers oder eines Kugellagers an den Grundkörper rotierend gelagert werden. Der entsprechende erste Düsenauslass und der zweite Düsenauslass können beispielsweise als Ringspalt in dem Düsenelement ausgebildet werden. Die entsprechenden Auslässe der Plasmakanäle lassen das darin fließende ionisierbare Gas in die Ringspalte einströmen. In den Ringspalten können ferner Fluidleitelemente vorgesehen werden, sodass die Rotation des Gaselements zusätzlich einen Spin bzw. eine Rotation des in den Interaktionsbereich einströmenden ionisierbaren Gases erzeugt.According to a further exemplary embodiment, the nozzle element can be rotated relative to the base body. The nozzle element can be rotatably mounted on the base body, for example by means of a slide bearing or a ball bearing. The corresponding first nozzle outlet and the second nozzle outlet can be designed, for example, as an annular gap in the nozzle element. The corresponding outlets of the plasma channels allow the ionizable gas flowing therein to flow into the annular gaps. Fluid guide elements can also be provided in the annular gaps, so that the rotation of the gas element additionally generates a spin or a rotation of the ionizable gas flowing into the interaction area.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Düsenvorrichtung ferner ein, insbesondere scheibenförmiges, Fluidleitelement auf, welches mit dem Düsenelement gekoppelt ist. Zwischen dem Fluidleitelement und dem Düsenelement ist ein ringförmiger Steuerkanal ausgebildet, welcher um das Düsenelement verläuft. Der Steuerkanal ist derart ausgebildet, dass das Steuerfluid in oder um den Interaktionsbereich strömbar ist.According to a further exemplary embodiment, the nozzle device also has a, in particular disk-shaped, fluid guide element which is coupled to the nozzle element. An annular control channel, which runs around the nozzle element, is formed between the fluid guide element and the nozzle element. The control channel is designed in such a way that the control fluid can flow in or around the interaction area.

Das Steuerfluid ist beispielsweise Luft, Stickstoff oder ein Inertgas. Das Steuerfluid strömt um den Interaktionsbereich oder in diesen hinein. Der Steuerkanal ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Steuerfluid das in den Interaktionsbereich einströmende ionisierbaren Gas und das Grundmaterial umhüllt. Der Fluiddruck des Steuerfluids kann gezielt eingestellt werden. Die Höhe des Drucks und/oder die Geschwindigkeit bzw. der Massendurchsatz der Steuerfluide steuert die örtliche Ausbildung des Interaktionsbereichs bzw. den Abstand des Interaktionsbereichs von einem Ende der Düsenvorrichtung entlang der Transportrichtung. Je höher die Fluidgeschwindigkeit des Steuerfluids bzw. je höher der Fluiddruck des Steuerfluids, desto weiter entfernt wird der Interaktionsbereich, in welchen sich der Scheitelpunkt des ionisierten Gases mit dem Grundmaterial vorliegt, ausgebildet.The control fluid is, for example, air, nitrogen or an inert gas. The control fluid flows around or into the interaction area. The control channel is designed, in particular, in such a way that the control fluid envelops the ionizable gas flowing into the interaction area and the base material. The fluid pressure of the control fluid can be adjusted in a targeted manner. The level of pressure and / or the speed or the mass throughput of the control fluids controls the local formation of the interaction area or the distance of the interaction area from one end of the nozzle device along the transport direction. The higher the fluid velocity of the control fluid or the higher the fluid pressure of the control fluid, the further away the interaction area in which the apex of the ionized gas and the base material is located is formed.

Das Fluidleitelement kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung an dem Düsenelement oder den Grundkörper befestigt werden. Ferner kann das Fluidleitelement integral mit dem Grundkörper oder dem Düsenelement ausgebildet werden. Das Fluidleitelement erstreckt sich senkrecht zur Transportrichtung bzw. zur Mittellinie, wobei es eine geringe Dicke aufweist. Das Fluidleitelement ist entsprechend scheibenförmig ausgebildet. Das Fluidleitelement kann beispielsweise additiv gefertigt werden.The fluid guide element can for example by means of a welded connection on the Nozzle element or the base body are attached. Furthermore, the fluid guide element can be formed integrally with the base body or the nozzle element. The fluid guide element extends perpendicular to the transport direction or to the center line, wherein it has a small thickness. The fluid guide element is correspondingly designed in the form of a disk. The fluid guide element can be manufactured additively, for example.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Fluidleitelement mittels Verbindungsstegen an dem Düsenelement befestigt. Zwischen den Verbindungstegen bildet sich ein entsprechender Spalt aus, durch welchen das Steuerfluid in den Interaktionsbereich einströmen kann.According to a further exemplary embodiment, the fluid guide element is fastened to the nozzle element by means of connecting webs. A corresponding gap is formed between the connecting webs, through which the control fluid can flow into the interaction area.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Fluidleitelement wie oben beschrieben scheibenförmig ausgebildet, wobei der Mittelpunkt des scheibenförmigen Fluidleitelements auf der Mittelachse des Düsenelements liegt. Eine Ausdehnung des Fluidleitelements senkrecht zur Mittelachse größer ist als die Ausdehnung entlang der Mittelachse. Insbesondere bildet das Fluidleitelement einen rotationssymmetrischen Körper mit der Mittelachse des Grundkörpers und/oder des Düsenelement.According to a further exemplary embodiment, the fluid guide element is designed in the form of a disk as described above, the center point of the disk-shaped fluid guide element lying on the central axis of the nozzle element. An extension of the fluid guide element perpendicular to the central axis is greater than the extension along the central axis. In particular, the fluid guide element forms a rotationally symmetrical body with the central axis of the base body and / or of the nozzle element.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Fluidleitelement Fluidleitstege auf zum Leiten des Steuerfluids in Richtung Steuerkanal. Die Fluidleitstege bilden Erhebungen entlang der Oberfläche des Fluidleitelement auf. Dabei können die Fluidstege parallel entlang der Transportrichtung verlaufen. Ferner können die Fluidleitstege eine Richtungskomponente entlang der Umfangsrichtung aufweisen, sodass ein Spin bzw. eine Rotation des Steuerfluids um die Mittellinie erzeugt wird.According to a further exemplary embodiment, the fluid guiding element has fluid guiding webs for guiding the control fluid in the direction of the control channel. The fluid guide webs form elevations along the surface of the fluid guide element. The fluid webs can run parallel along the transport direction. Furthermore, the fluid guide webs can have a directional component along the circumferential direction, so that a spin or a rotation of the control fluid is generated about the center line.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Düsenvorrichtung ein Düsengehäuse mit einer Auslassöffnung auf, wobei der Grundkörper und das Düsenelement in dem Düsengehäuse derart angeordnet sind, dass ein Ende des weiteren Transportkanals, der erste Düsenauslass und der zweite Düsenauslass in der Auslassöffnung vorliegen und der Interaktionsbereich außerhalb des Düsengehäuses vorliegt. Durch die Auslassöffnung wird mit anderen Worten das ionisierbare Gas sowie das Grundmaterial entlang der Transportrichtung hindurchgeführt sodass der Interaktionsbereich und entsprechend der Scheitelpunkt außerhalb des Gehäuses vorliegt.According to a further exemplary embodiment, the nozzle device has a nozzle housing with an outlet opening, the base body and the nozzle element being arranged in the nozzle housing in such a way that one end of the further transport channel, the first nozzle outlet and the second nozzle outlet are in the outlet opening and the interaction area is outside of the nozzle housing is present. In other words, the ionizable gas and the base material are passed through the outlet opening along the direction of transport so that the interaction area and, accordingly, the apex is outside the housing.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Düsengehäuse einen Kopplungsanschluss für die Elektrodenvorrichtung auf, wobei der Kopplungsanschluss einen Zugang zu dem ersten Plasmakanal und/oder dem zweiten Plasmakanal bereitstellt. Beispielsweise kann die Elektrodenvorrichtung an dem Kopplungsanschluss mittels einer Schraubenverbindung oder einer Klemmverbindung befestigt werden. Ferner stellt der Kopplungsanschluss eine Öffnung im Gehäuse bereit, sodass ein direkter Zugang zu dem entsprechenden ersten oder zweiten Plasmakanal möglich ist.According to a further exemplary embodiment, the nozzle housing has a coupling connection for the electrode device, the coupling connection providing access to the first plasma channel and / or the second plasma channel. For example, the electrode device can be attached to the coupling connection by means of a screw connection or a clamp connection. Furthermore, the coupling connection provides an opening in the housing so that direct access to the corresponding first or second plasma channel is possible.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Düsengehäuse einen Plasmagaseingang zur Kopplung an ein erstes Gasreservoir auf, wobei der Plasmagaseingang mit zumindest dem ersten Plasmakanal gekoppelt ist.According to a further exemplary embodiment, the nozzle housing has a plasma gas inlet for coupling to a first gas reservoir, the plasma gas inlet being coupled to at least the first plasma channel.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Düsengehäuse einen weiteren Plasmagaseingang zur Kopplung an ein zweites Gasreservoir auf, wobei der weitere Plasmagaseingang mit dem zweiten Plasmakanal gekoppelt ist.According to a further exemplary embodiment, the nozzle housing has a further plasma gas inlet for coupling to a second gas reservoir, the further plasma gas inlet being coupled to the second plasma channel.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Düsengehäuse einen weiteren Eingang zur Kopplung an ein weiteres Fluidreservoir auf, wobei der weitere Eingang ein Einströmen des Steuerfluids ermöglicht, sodass dieses entlang der Transportrichtung in Richtung Fluidleitelement strömtAccording to a further exemplary embodiment, the nozzle housing has a further input for coupling to a further fluid reservoir, the further input allowing the control fluid to flow in so that it flows along the transport direction in the direction of the fluid guide element

Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt zum chemischen und/oder physikalischen Behandeln eines Grundmaterials, z.B. zum Erzeugen von chemischen und/oder physikalischen Vorgängen an dem Grundmaterial, wie z.B. zum Erzeugen oder Recyceln eines Pulvers aus einer Substanz bzw. eines Grundmaterials. Das System weist die oben beschriebene Düsenvorrichtung und ein Gehäuse zur Aufnahme der Düsenvorrichtung auf. Die Düsenvorrichtung ist an das Gehäuse derart gekoppelt, dass der Interaktionsbereich in dem Gehäuse vorliegt.According to a further aspect of the present invention there is provided a system for chemically and / or physically treating a base material, e.g. for generating chemical and / or physical processes on the base material, e.g. for producing or recycling a powder from a substance or a base material. The system has the nozzle device described above and a housing for receiving the nozzle device. The nozzle device is coupled to the housing in such a way that the interaction area is present in the housing.

Mit dem System kann beispielsweise das Grundmaterial mit dem ionisierten Plasmagas in dem Interaktionsbereich zusammengebracht werden, sodass dort chemische Reaktionen oder physikalische Wechselwirkungen unter hoher Temperatur und Druck erzeugt werden. Ferner können die ionisierten Plasmagase das Grundmaterial, wie beispielsweise einem festen Körper, z.B. Draht, abtragen, um feinstaubiges Pulver aus Grundmaterial zu generieren.With the system, for example, the base material can be brought together with the ionized plasma gas in the interaction area, so that chemical reactions or physical interactions are generated there under high temperature and pressure. Furthermore, the ionized plasma gases can be the base material, such as a solid body, e.g. Wire, ablate to generate fine-dust powder from the base material.

Das Gehäuse weist ein inneres Volumen auf, in welchem der Vorgangs- bzw. Interaktionsbereich vorliegt. Der Interaktionsbereich ist somit geschützt vor äußeren Einflüssen. Ferner kann das Gehäuse mit Inertgas gefüllt sein, um eine Verschmutzung der Reaktionskomponenten im Reaktionsraum zu beeinflussen. Im Falle des Einsatzes als Pulvererzeugungssystem kann das Gehäuse ebenfalls als Auffangbecken und/oder als Separator für das erzeugte Pulver dienen.The housing has an inner volume in which the process or interaction area is present. The interaction area is thus protected from external influences. Furthermore, the housing can be filled with inert gas in order to influence contamination of the reaction components in the reaction space. When used as a powder generation system, the housing can also serve as a collecting basin and / or as a separator for the powder generated.

Das Gehäuse kann beispielsweise rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Eine Mittelachse des Gehäuses kann dabei parallel zu der Transportrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise weist das Gehäuse eine hohlzylindrische Form mit einer runden, ovalen oder vieleckigen Grundfläche auf. Die Normale einer Grundfläche ist beispielsweise parallel zu der Transportrichtung ausgebildet. Insbesondere ist das Gehäuse derart ausgebildet, dass die Mittellinie des Gehäuses koaxial mit der Mittellinie des Düsenelements bzw. des Grundkörpers ist. The housing can, for example, be designed to be rotationally symmetrical. A central axis of the housing can be formed parallel to the transport direction. For example, the housing has a hollow cylindrical shape with a round, oval or polygonal base. The normal of a base area is formed, for example, parallel to the transport direction. In particular, the housing is designed such that the center line of the housing is coaxial with the center line of the nozzle element or of the base body.

Das Gehäuse kann beispielsweise einen Flansch aufweisen, an welchen die Düsenvorrichtung befestigt werden kann. Dabei kann beispielsweise das Düsengehäuse oder das Fluidleitelement als Befestigungselement mit dem Gehäuse dienen. Alternativ kann das Gehäuse und die Düsenvorrichtung integral und einstückig, beispielsweise mittels additiver Fertigung, hergestellt werden.The housing can, for example, have a flange to which the nozzle device can be attached. For example, the nozzle housing or the fluid guide element can serve as a fastening element with the housing. Alternatively, the housing and the nozzle device can be manufactured integrally and in one piece, for example by means of additive manufacturing.

Das Gehäuse dient als Strömungskörper und beinhaltet eine Strömungskammer. An einem der Transportrichtung entgegengesetzten Ende wird das Düsenelement befestigt, welches entsprechend die Öffnungen des weiteren Transportkanals und der Düsenauslässe beinhaltet. Die Düsenvorrichtung bildet somit einen Düsenboden des Strömungskörpers. Der Düsenboden kann ein, zwei, oder mehrere Düsenvorrichtungen aufweisen.The housing serves as a flow body and contains a flow chamber. The nozzle element, which accordingly contains the openings of the further transport channel and the nozzle outlets, is fastened to an end opposite the transport direction. The nozzle device thus forms a nozzle base of the flow body. The nozzle base can have one, two or more nozzle devices.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Gehäuse einen Fluidkanal auf, welcher sich von der Düsenvorrichtung fort entlang der Transportrichtung erstreckt. Der Fluidkanal kann beispielsweise als hohlzylindrisches Rohr im Inneren des Gehäuses gebildet werden. In dem Fluidkanal wird der Vorgangs- bzw. Interaktionsbereich ausgebildet. Der Fluidkanal kann beispielsweise mit einem Kühlmedium wie Kühlluft umgeben werden, um diesen zu kühlen. Der Fluidkanal kann beispielsweise als Kühlkanal genutzt werden.According to a further exemplary embodiment, the housing has a fluid channel which extends away from the nozzle device along the transport direction. The fluid channel can be formed, for example, as a hollow cylindrical tube inside the housing. The process or interaction area is formed in the fluid channel. The fluid channel can be surrounded, for example, with a cooling medium such as cooling air in order to cool it. The fluid channel can be used as a cooling channel, for example.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Kühlkanal eine Mantelfläche (des hohlzylindrischen Rohres) mit Kühlöffnungen auf, welche derart ausgebildet sind, dass ein Kühlmedium von der Umgebung der Mantelfläche in den Kühlraum bzw. Kühlkanal einströmbar ist. Die Kühlöffnungen können beispielsweise mittels Bohrungen gebildet werden. Die Kühlöffnungen bilden ferner jeweils beabstandete Schlitze, welche in Umfangsrichtung beabstandet voneinander in der Mantelfläche ausgebildet sind.According to a further exemplary embodiment, the cooling channel has a jacket surface (of the hollow cylindrical tube) with cooling openings, which are designed such that a cooling medium can flow into the cooling space or cooling channel from the surroundings of the jacket surface. The cooling openings can be formed, for example, by means of bores. The cooling openings also each form spaced-apart slots which are formed in the circumferential direction spaced apart from one another in the jacket surface.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zumindest eine der Kühlöffnungen derart ausgebildet, dass das Kühlmedium mit einer Komponente in Richtung der Transportrichtung einströmbar ist. Mit anderen Worten strömt das Kühlmedium nicht rein radial Richtung Mittellinie sondern auch mit einer axialen Komponente in Richtung der Transportrichtung. Somit wird nach dem Interaktionsbereich das Reaktionsprodukt (beispielsweise das feinkörnige Pulver) mittels des Kühlmediums entlang der Transportrichtung a btra nsportiert.According to a further exemplary embodiment, at least one of the cooling openings is designed such that the cooling medium can flow in with a component in the direction of the transport direction. In other words, the cooling medium does not flow purely radially in the direction of the center line but also with an axial component in the direction of the transport direction. Thus, after the interaction area, the reaction product (for example the fine-grain powder) is transported by means of the cooling medium along the transport direction.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist zumindest eine der Kühlöffnungen derart ausgebildet, dass das Kühlmedium mit einer Komponente in Umfangsrichtung einströmbar ist. Mit anderen Worten strömt das Kühlmedium nicht rein radial Richtung Mittellinie sondern auch mit einer Umfangskomponente um die Transportrichtung. Somit wird nach dem Interaktionsbereich das Reaktionsprodukt (beispielsweise das feinkörnige Pulver) mittels des Kühlmediums in Rotation um die Mittelachse bzw. der Transportrichtung gelenkt. Durch diese umwälzende Strömung wirkt beispielsweise eine Zentrifugalkraft auf die Partikel in dem Reaktionsprodukt, wodurch größere Partikel mit einer höheren Masse sich schneller radial nach außen absetzen als kleinere Partikel mit einer kleineren Masse. Somit kann beispielsweise eine Trennung zwischen groben und feineren Partikeln des Reaktionsprodukts durchgeführt werden. Der Kühlkanal mit der komplexen Kühlkanalgeometrie kann insbesondere mittels additiven Fertigungsverfahren hergestellt werden.According to a further exemplary embodiment, at least one of the cooling openings is designed in such a way that the cooling medium can flow in with a component in the circumferential direction. In other words, the cooling medium does not flow purely radially towards the center line but also with a circumferential component around the transport direction. Thus, after the interaction area, the reaction product (for example the fine-grained powder) is guided by means of the cooling medium in rotation about the central axis or the transport direction. As a result of this circulating flow, for example, a centrifugal force acts on the particles in the reaction product, as a result of which larger particles with a higher mass settle radially outwards more quickly than smaller particles with a smaller mass. Thus, for example, a separation between coarse and finer particles of the reaction product can be carried out. The cooling channel with the complex cooling channel geometry can in particular be produced by means of additive manufacturing processes.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Kühlkanal einen Befestigungsbereich mit dem Düsenelement auf, wobei in dem Befestigungsbereich der Interaktionsbereich vorliegt. Der Kühlkanal weist in dem Befestigungsbereich entlang der Transportrichtung einen anwachsenden Innendurchmesser auf. Mit anderen Worten weist der Kühlkanal von der Schnittstelle mit der Düsenvorrichtung in Transportrichtung eine Trichterform auf. Am Ende des Befestigungsbereichs geht der Kühlkanal beispielsweise in eine hohlzylindrische Form über. Aufgrund der Trichterform wird das Reaktionsprodukt, welches von dem Kühlmedium entlang der Transportrichtung befördert wird, entspannt, sodass gewünschte fluidmechanische Aspekte erzielt werden.According to a further exemplary embodiment, the cooling channel has a fastening area with the nozzle element, the interaction area being present in the fastening area. The cooling channel has an increasing inner diameter in the fastening area along the transport direction. In other words, the cooling channel from the interface with the nozzle device has a funnel shape in the transport direction. At the end of the fastening area, the cooling channel merges into a hollow cylindrical shape, for example. Due to the funnel shape, the reaction product, which is conveyed by the cooling medium along the transport direction, is relaxed, so that desired fluid-mechanical aspects are achieved.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Kühlkanal beabstandet zu einer Außenwand des Gehäuses derart angeordnet, dass ein Versorgungskanal für das Kühlmedium bereitstellbar ist. Mit anderen Worten wird in einem Zwischenbereich zwischen dem Gehäuse und dem Kühlkanal der Versorgungskanal gebildet. Das Kühlmedium kühlt somit vor Eintritt in den Kühlkanal die Mantelfläche des Kühlkanals.According to a further exemplary embodiment, the cooling channel is arranged at a distance from an outer wall of the housing in such a way that a supply channel for the cooling medium can be provided. In other words, the supply channel is formed in an intermediate area between the housing and the cooling channel. The cooling medium thus cools the jacket surface of the cooling channel before it enters the cooling channel.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist in dem Versorgungskanal ein Strömungsgleichrichter angeordnet, welcher eingerichtet ist, ein Kühlmedium laminar in den Versorgungskanal einzuströmen. Der Strömungsgleichrichter weist beispielsweise eine Vielzahl von denen Strömungskanälen auf, welche eine Erstreckungsrichtung parallel zu der Transportrichtung bzw. Mittelachse aufweisen. Der Strömungsgleichrichter besteht beispielsweise aus einem Hohlzylinder, wobei in einer inneren Öffnung der Kühlkanal hindurchgeführt wird. In seiner Mantelfläche weist der Hohlzylinder die Vielzahl von Strömungskanälen auf. Das Kühlmediums strömt somit durch die Strömungskanäle wird somit laminar parallel zu der Mittelachse ausgerichtet. Entsprechend können Turbulenzen des Kühlmediums in der Umgebung um den inneren Kühlkanal reduziert werden. Insbesondere weisen die Strömungskanäle eine mindestens 10fache längere Kanallänge auf als deren Durchmesser. Dadurch wird sichergestellt, dass das Kühlmedium laminar gerichtet wird.According to a further exemplary embodiment, a flow straightener is arranged in the supply channel, which is set up to feed a cooling medium in a laminar manner To flow into the supply channel. The flow straightener has, for example, a large number of those flow channels which have a direction of extent parallel to the transport direction or central axis. The flow straightener consists, for example, of a hollow cylinder, the cooling channel being passed through an inner opening. The hollow cylinder has the multiplicity of flow channels in its outer surface. The cooling medium thus flows through the flow channels and is thus aligned in a laminar manner parallel to the central axis. Correspondingly, turbulence in the cooling medium in the environment around the inner cooling channel can be reduced. In particular, the flow channels have a channel length that is at least 10 times longer than their diameter. This ensures that the cooling medium is directed in a laminar manner.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Gehäuse und/oder das Düsenelement ein Umlenkelement für das Kühlmedium auf, wobei das Umlenkelement in dem Versorgungskanal ausgebildet ist bzw. in diesen hineinragt. Das Umlenkelement ist derart ausgebildet, dass das Kühlmedium im Versorgungskanal von einer Strömungsrichtung mit einer Komponente entgegen der Transportrichtung in eine Strömungsrichtung mit einer Komponente entlang der Transportrichtung umlenkbar ist.According to a further exemplary embodiment, the housing and / or the nozzle element has a deflecting element for the cooling medium, the deflecting element being formed in the supply channel or projecting into it. The deflecting element is designed in such a way that the cooling medium in the supply channel can be deflected from a flow direction with a component against the transport direction into a flow direction with a component along the transport direction.

Das Umlenkelement ist beispielsweise ein flächiges, scheibenartiges Element, wobei die in Transportrichtung gerichtete Oberfläche gekrümmt bzw. gebogen ausgebildet ist, um somit eine Umlenkung des Kühlmediums, welches entgegen der Transportrichtung strömt um ca. 100° bis 180° umzulenken. Nach der Umlenkung weist das Kühlmedium eine Strömungsrichtung in Transportrichtung, insbesondere mit einer radialen Richtungskomponente, auf. Nach der Umlenkung des Kühlmediums kann dieses beispielsweise durch die Öffnungen in den Kühlkanal einströmen.The deflecting element is, for example, a flat, disk-like element, the surface directed in the direction of transport being curved or bent in order to deflect a deflection of the cooling medium flowing counter to the direction of transport by approx. 100 ° to 180 °. After the deflection, the cooling medium has a flow direction in the transport direction, in particular with a radial directional component. After the cooling medium has been deflected, it can flow into the cooling channel through the openings, for example.

Das Umlenkelement kann beispielsweise an einem Ende des Gehäuses befestigt werden, an welchem Ende die Düsenvorrichtung befestigt ist. The deflecting element can for example be attached to one end of the housing, to which end the nozzle device is attached.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Umlenkelement zumindest einen Kühlmediumleitsteg (d.h. Fluidleitsteg) auf, welcher entlang einer Radialrichtung verläuft. Somit wird das Kühlmedium in Radialrichtung geführt und umgeleitet. Der Kühlmediumleitsteg erstreckt sich insbesondere von dem scheibenförmigen Umlenkelement in Transportrichtung hervor, um somit entsprechende Führungskanäle zu bilden. Ferner kann der Kühlmediumleitsteg insbesondere eine Richtungskomponente in Umfangsrichtung aufweisen.According to a further exemplary embodiment, the deflecting element has at least one cooling medium guide web (i.e. fluid guide web) which runs along a radial direction. Thus, the cooling medium is guided and diverted in the radial direction. The cooling medium guide web extends in particular from the disk-shaped deflecting element in the transport direction in order to thus form corresponding guide channels. Furthermore, the cooling medium guide web can in particular have a directional component in the circumferential direction.

Dabei können die Fluidleitstege zunächst radial und im weiteren Verlauf parallel zur Transportrichtung verlaufen. Ferner können die Fluidleitstege eine Richtungskomponente entlang der Umfangsrichtung aufweisen, sodass ein Spin bzw. eine Rotation des Kühlmediums um die Mittellinie erzeugt wird. Ferner kann die Oberfläche des Fluidleitelements der Düsenvorrichtung, welche Oberfläche in Transportrichtung gerichtet ist und mit den Kühlkanal bildet, als Umlenkelement fungieren.The fluid guide webs can initially run radially and then parallel to the transport direction. Furthermore, the fluid guide webs can have a directional component along the circumferential direction, so that a spin or a rotation of the cooling medium is generated about the center line. Furthermore, the surface of the fluid guide element of the nozzle device, which surface is directed in the transport direction and forms with the cooling channel, can function as a deflecting element.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System ein Separationsrohr auf, welches entlang der Mittelachse innerhalb des Kühlkanals angeordnet ist. Das Separationsrohr weist einen inneren Kanal auf, durch welchen erste Partikel entlang der Transportrichtung abführbar sind. Zwischen der Mantelfläche und dem Separationsrohr ist ein äußerer Kanal ausgebildet, durch welchen zweite Partikel entlang der Transportrichtung abführbar sind.According to a further exemplary embodiment, the system has a separation tube which is arranged along the central axis within the cooling channel. The separation tube has an inner channel through which first particles can be removed along the transport direction. An outer channel is formed between the jacket surface and the separation tube, through which second particles can be removed along the transport direction.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Separationsrohr einen Ringkanal für ein Transportfluid auf, welcher sich entlang der Transportrichtung erstreckt. Der Ringkanal weist zumindest eine innere Öffnung auf, durch welche das Transportfluid in Strömungsrichtung in den inneren Kanal einströmbar ist. Die innere Öffnung ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Transportfluid mit einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung einströmbar ist.According to a further exemplary embodiment, the separation tube has an annular channel for a transport fluid, which extends along the transport direction. The annular channel has at least one inner opening through which the transport fluid can flow into the inner channel in the direction of flow. The inner opening is designed in particular in such a way that the transport fluid can flow in with a directional component in the circumferential direction.

Somit wird insbesondere eine Sogwirkung in das Innere des Separationsrohres erzeugt, sodass Partikel nach dem Interaktionsbereich in das Separationsrohr eingesaugt werden können. Die inneren Öffnungen können dabei beispielsweise eine Krümmung in Umfangsrichtung aufweisen oder insbesondere das Transportfluid in Tangentialrichtung im Inneren des Separationsrohres einströmen.In particular, a suction effect is thus generated into the interior of the separation tube, so that particles can be sucked into the separation tube after the interaction area. The inner openings can for example have a curvature in the circumferential direction or, in particular, the transport fluid can flow in in the tangential direction in the interior of the separation tube.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Ringkanal einen Anschluss zum Einströmen des Transportfluids entgegen der Transportrichtung auf. Somit kann beispielsweise an einem Ende des Gehäuses gegenüberliegend zu der Düsenvorrichtung ein Transportfluid in den Ringkanal eingebracht werden. Mit anderen Worten bildet der Ringkanal entgegen der Transportrichtung ein axiales Ende derart aus, dass das Transportfluid entgegen der Transportrichtung den Kühlkanal einströmbar ist.According to a further exemplary embodiment, the ring channel has a connection for the inflow of the transport fluid against the transport direction. Thus, for example, a transport fluid can be introduced into the ring channel at one end of the housing opposite the nozzle device. In other words, the annular channel forms an axial end counter to the transport direction in such a way that the transport fluid can flow into the cooling channel counter to the transport direction.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Ringkanal zumindest eine äußere Öffnung auf, durch welche das Transportfluid in Strömungsrichtung in den äußeren Kanal einströmbar ist, wobei die äußere Öffnung insbesondere derart ausgebildet ist, dass das Transportfluid mit einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung einströmbar ist.According to a further exemplary embodiment, the annular channel has at least one outer opening through which the transport fluid can flow into the outer channel in the flow direction, the outer opening being designed in particular such that the transport fluid can flow in with a directional component in the circumferential direction.

Das Separationsrohr ragt somit entgegen der Transportrichtung in den Kühlkanal. Der Separationsrohr bzw. das Tauchrohr kann als Doppelmantel-Hohlkörper, beispielsweise zylindrischer Form (Doppelmantelrohr), ausgeführt sein, um den Ringkanal zu bilden. Im Raum zwischen den Mantelflächen vom Separationsrohr strömt das Transportfluid beispielweise entgegen der Transportrichtung ein. In den Mantelflächen kann zumindest ein Umlenkelement, welches aufgrund seiner winkeligen oder gekrümmten Fläche das Transportfluid umlenkt, mit zumindest einer Komponente Richtung radial nach innen oder radial nach außen verlaufenden Öffnung (Steueröffnung bzw. Steuerschlitz) ausgeführt sein. Mit anderen Worten strömt das Transportfluid nicht rein in Transportrichtung durch die Mantelfläche des Separationsrohrs in den Kühlkanal oder in den inneren Kanal des Separationsrohrs ein. Zusätzlich kann das Tauchrohr am entgegen der Transportrichtung liegenden Ende Trichterförmig zulaufend sein und/oder Steuerschlitze entgegen der Transportrichtung aufweisen. Verbindungselemente im Hohlkörper bzw. des Ringkanals, welche das Umlenkelement mit dem Hohlkörper verbinden, können als Separatormediumleitstege ausgebildet sein. Separatormediumleitstege können radial parallel zur Transportrichtung gerichtet sein. Alternativ können diese eine Richtungskomponente entlang der Umfangsrichtung aufweisen, sodass ein Spin bzw. eine Rotation des Separatorsteuerfluid um die Mittellinie eingeleitet werden kann. Über geometrische Verhältnisse wie beispielsweise, Separationsrohrposition, Separationsrohrlänge, Separationsrohrdurchmesser, Steuerschlitzgröße, Steuerschlitzwinkel, Steuerschlitzanzahl, und/oder der Parameterwahl von Separatorsteuerfluid wie beispielsweise Druck, Massendurchsatz, kann ein Separationseffekt des Reaktionsmaterials gesteuert werden. Mit anderen Worten kann bei einer beispielsweisen Anwendung zur Pulverherstellung das Pulver in zwei oder mehreren Fraktionen (Partikelgrößen) separiert werden. Das Separationsrohr wird beispielsweise aus einzelnen Elementen durch Verbinden mit beispielsweise Schrauben gefertigt, oder integral, in einem Stück, durch ein Gussverfahren oder insbesondere durch eine additive Fertigung hergestellt. The separation tube thus protrudes into the cooling channel against the transport direction. The separation tube or the immersion tube can be designed as a double-walled hollow body, for example a cylindrical shape (double-walled tube), in order to form the annular channel. In the space between the jacket surfaces of the separation tube, the transport fluid flows, for example, against the transport direction. In the jacket surfaces, at least one deflection element, which deflects the transport fluid due to its angled or curved surface, can be designed with at least one component opening (control opening or control slot) running radially inward or radially outward. In other words, the transport fluid does not flow purely in the transport direction through the jacket surface of the separation tube into the cooling channel or into the inner channel of the separation tube. In addition, the immersion tube can be funnel-shaped at the end opposite to the transport direction and / or have control slots counter to the transport direction. Connecting elements in the hollow body or the annular channel, which connect the deflecting element to the hollow body, can be designed as separator medium guide webs. Separator medium guide webs can be directed radially parallel to the transport direction. Alternatively, they can have a directional component along the circumferential direction, so that a spin or a rotation of the separator control fluid can be initiated about the center line. A separation effect of the reaction material can be controlled via geometric relationships such as, for example, separation tube position, separation tube length, separation tube diameter, control slot size, control slot angle, number of control slots and / or the selection of parameters for separator control fluid such as pressure, mass flow rate. In other words, in an application for powder production, for example, the powder can be separated into two or more fractions (particle sizes). The separation tube is manufactured, for example, from individual elements by connecting, for example, screws, or manufactured integrally, in one piece, by a casting process or in particular by additive manufacturing.

Durch eine Haltevorrichtung, welche beispielsweise aus Stegen oder einem Flansch besteht, wird das Separationsrohr mit dem Gehäuse gekoppelt. Das Gehäuse und das Separationsrohr können integral in einem Stück wie beispielsweise durch ein Gussverfahren oder insbesondere durch eine additive Fertigung hergestellt werden.The separation tube is coupled to the housing by a holding device, which consists for example of webs or a flange. The housing and the separation tube can be produced integrally in one piece, for example by a casting process or in particular by additive manufacturing.

Bei integraler additiver Fertigung von Gehäuse und/oder Düsenvorrichtung und/oder Tauchrohr werden Leitstege als Stützstruktur genutzt.In the case of integral additive manufacturing of the housing and / or nozzle device and / or immersion tube, guide bars are used as a support structure.

Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.It is pointed out that the embodiments described here represent only a limited selection of possible embodiment variants of the invention. It is thus possible to combine the features of individual embodiments with one another in a suitable manner, so that for the person skilled in the art, with the embodiment variants explicitly shown here, a large number of different embodiments are to be seen as obviously disclosed. In particular, some embodiments of the invention are described with device claims and other embodiments of the invention with method claims. However, when reading this application it will be immediately clear to the person skilled in the art that, unless explicitly stated otherwise, in addition to a combination of features belonging to one type of subject matter of the invention, any combination of features relating to different types of Subjects of the invention belong.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Erzeugen eines Pulvers aus einem Grundmaterial gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei insbesondere der Ausschnitt im Übergang zwischen der Düsenvorrichtung und dem Gehäuse dargestellt ist.
• 2 zeigt eine schematische Darstellung des Systems aus 1.
• 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Düsenvorrichtung mit einem Düsengehäuse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 4 und 5 zeigen eine schematische Darstellung einer Düsenvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 6 und 7 zeigen Draufsichten auf eine Düsenvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung.
• 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Düsenvorrichtung mit Strömungswegen von zwei ionisierbaren Gasen und einem Grundmaterial gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung.
• 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Düsenvorrichtung mit Strömungsrichtung von vier ionisierbaren Gasen und einem Grundmaterial gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung.
• 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlmediumsleitstegs eines Umlenkelements gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung.
• 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Separationsrohres in einem Kühlkanal gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung.
• 12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Separationsrohres aus 11.

In the following, for further explanation and for better understanding of the present invention, exemplary embodiments are described in more detail with reference to the accompanying drawings.

• 1 shows a schematic representation of a system for producing a powder from a base material according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein in particular the section in the transition between the nozzle device and the housing is shown.
• 2 shows a schematic representation of the system from 1 .
• 3 shows a schematic representation of a nozzle device with a nozzle housing according to an exemplary embodiment of the present invention.
• 4th and 5 show a schematic representation of a nozzle device according to an exemplary embodiment of the present invention.
• 6 and 7th 10 show top views of a nozzle device according to an exemplary embodiment of the present invention.
• 8th shows a schematic representation of a nozzle device with flow paths of two ionizable gases and one Base material according to an exemplary embodiment of the present invention.
• 9 shows a schematic representation of a nozzle device with flow direction of four ionizable gases and a base material according to an exemplary embodiment of the present invention.
• 10 shows a schematic representation of a cooling medium guide web of a deflecting element according to an exemplary embodiment of the present invention.
• 11 shows a schematic representation of a separation tube in a cooling channel according to an exemplary embodiment of the present invention.
• 12th shows a schematic sectional view of the separation tube from FIG 11 .

Detaillierte Beschreibung von exemplarischen AusführungsformenDetailed description of exemplary embodiments

Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.Identical or similar components in different figures are provided with the same reference numbers. The representations in the figures are schematic.

1 und 2 zeigen ein System zum Erzeugen eines Pulvers aus einem Grundmaterial 101 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei in 1 insbesondere der Ausschnitt im Übergang zwischen der Düsenvorrichtung 100 und dem Gehäuse 130 dargestellt ist. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Systems aus 1. 1 and 2 show a system for producing a powder from a base material 101 according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein in 1 in particular the section in the transition between the nozzle device 100 and the case 130 is shown. 2 shows a schematic representation of the system from 1 .

Das System weist die Düsenvorrichtung 100 und das Gehäuse 130 zur Aufnahme der Düsenvorrichtung 100 auf. Die Düsenvorrichtung 100 ist an das Gehäuse 130 derart gekoppelt, dass ein Interaktionsbereich 103 in dem Gehäuse 130 vorliegt.The system includes the nozzle device 100 and the case 130 to accommodate the nozzle device 100 on. The nozzle device 100 is to the housing 130 coupled in such a way that an interaction area 103 in the case 130 present.

Die Düsenvorrichtung 100 dient zum Zusammenführen eines ionisierbaren Gases 102, 105 und eines Grundmaterials 101 in dem Interaktionsbereich 103. Die Düsenvorrichtung 100 weist zunächst einen Grundkörper 110 auf, welcher einen Transportkanal 111 aufweist zum Führen des Grundmaterials 101 entlang einer Transportrichtung 106 zu einem Endbereich 114 des Grundkörpers 110. Der Grundkörper 110 weist ferner einen ersten Plasmakanal 112 zum Führen des ersten ionisierbaren Gases 102 entlang der Transportrichtung 106 und einen zweiten Plasmakanal 113 (welcher von dem ersten Plasmakanal 112 beabstandet ist) zum Führen des zweiten ionisierbaren Gases 105 entlang der Transportrichtung 106. In dem Endbereich 114 des Grundkörpers weist der erste Plasmakanal 112 einen ersten Gasauslass und der zweite Plasmakanal 113 einen zweiten Gasauslass auf.The nozzle device 100 serves to bring together an ionizable gas 102 , 105 and a base material 101 in the interaction area 103 . The nozzle device 100 initially has a base body 110 on which a transport channel 111 has for guiding the base material 101 along a transport direction 106 to an end area 114 of the main body 110 . The basic body 110 also has a first plasma channel 112 for carrying the first ionizable gas 102 along the direction of transport 106 and a second plasma channel 113 (which from the first plasma channel 112 is spaced) for guiding the second ionizable gas 105 along the direction of transport 106 . In the end area 114 of the main body has the first plasma channel 112 a first gas outlet and the second plasma channel 113 a second gas outlet.

Der Grundkörper 110 weist ferner einen Koppelbereich 115 für eine Elektrodenvorrichtung 150 derart auf, dass das erste ionisierbare Gas 102 in dem ersten Plasmakanal 112 und das zweite ionisierbaren Gas 105 in dem zweiten Plasmakanal 105 ionisierbar sind.The basic body 110 also has a coupling area 115 for an electrode device 150 such that the first ionizable gas 102 in the first plasma channel 112 and the second ionizable gas 105 in the second plasma channel 105 are ionizable.

Ferner weist die Düsenvorrichtung 100 ein Düsenelement 120 auf, welches an dem Endbereich 114 des Grundkörpers 110 mit diesem gekoppelt ist. Das Düsenelement 120 weist einen weiteren Transportkanal 121 auf, welcher mit dem Transportkanal 111 derart gekoppelt ist, dass das Grundmaterial 101 von dem Grundkörper 110 in den Interaktionsbereich 103 außerhalb des Düsenelements 120 entlang der Transportrichtung 106 überführbar ist. Ferner weist das Düsenelement 120 einen ersten Düsenauslass 122, welcher mit dem ersten Plasmakanal 112 gekoppelt ist und einen zweiten Düsenauslass 123 auf, welcher mit dem zweiten Plasmakanal 113 gekoppelt ist.Furthermore, the nozzle device 100 a nozzle element 120 on which at the end area 114 of the main body 110 is coupled with this. The nozzle element 120 has another transport channel 121 on which one with the transport channel 111 is coupled such that the base material 101 from the main body 110 in the interaction area 103 outside the nozzle element 120 along the direction of transport 106 is transferable. The nozzle element also has 120 a first nozzle outlet 122 , which with the first plasma channel 112 is coupled and a second nozzle outlet 123 on, which one with the second plasma channel 113 is coupled.

Der erste Düsenauslass 122 zum Führen des ersten ionisierbaren Gases 102 und der zweite Düsenauslass 123 zum Führen des zweiten ionisierbaren Gases 105 sind derart ausgebildet, dass das erste ionisierbare Gas 102 und das zweite ionisierbare Gas 105 in den Interaktionsbereich 103 zur Reaktion mit dem Grundmaterial 101 einströmbar sind.The first nozzle outlet 122 for carrying the first ionizable gas 102 and the second nozzle outlet 123 for carrying the second ionizable gas 105 are designed such that the first ionizable gas 102 and the second ionizable gas 105 in the interaction area 103 to react with the base material 101 are inflow.

Das Grundmaterial 101 ist beispielsweise ein Feststoff, wie beispielsweise ein Draht, beispielsweise ein Kupferdraht, Aluminiumdraht, Nickeldraht, Titandraht oder ein Wolframdraht. Als ionisierbares Gas 102, 105, welches in einem geladenen Zustand als Plasmagas auf das Grundmaterial 101 im Interaktionsbereich 103 trifft, kann beispielsweise ein Inertgas bzw. Argon (Ar) verwendet werden.The basic material 101 is for example a solid such as a wire, for example a copper wire, aluminum wire, nickel wire, titanium wire or a tungsten wire. As an ionizable gas 102 , 105 , which in a charged state as a plasma gas on the base material 101 in the interaction area 103 meets, for example, an inert gas or argon (Ar) can be used.

Der Grundkörper 110 weist eine zylindrische Stiftform auf. Der Grundkörper 110 ist insbesondere integral und einstückig ausgebildet und weist den Transportkanal 111, den ersten Plasmakanal 112 und den zweiten Plasmakanal 113 auf. Mit anderen Worten verlaufen mehrere Plasmakanäle 112, 113 und der zumindest eine Transportkanal 111 in einem integralen einstückigen Grundkörper. In den Plasmakanälen 112, 113 kann ein und dasselbe ionisierbaren Gas oder eine Vielzahl unterschiedlicher ionisierbarer Gase durchgeführt werden können.The basic body 110 has a cylindrical pin shape. The basic body 110 is in particular formed integrally and in one piece and has the transport channel 111 , the first plasma channel 112 and the second plasma channel 113 on. In other words, there are multiple plasma channels 112 , 113 and the at least one transport channel 111 in an integral one-piece body. In the plasma channels 112 , 113 one and the same ionizable gas or a large number of different ionizable gases can be carried out.

Die Transportrichtung 106 definiert insbesondere den Vortrieb bzw. die Strömungsrichtung des Grundmaterials 101 durch den Grundkörper 110 und durch das Düsenelement 120 in den Interaktionsbereich 103.The direction of transport 106 defines in particular the propulsion or the direction of flow of the base material 101 through the main body 110 and through the nozzle element 120 in the interaction area 103 .

Insbesondere weist der Grundköper 110 den Koppelbereich 115 für die Elektrodenvorrichtung 150 auf. Die Elektrodenvorrichtung 150 kann dabei derart an dem Grundkörper 110 direkt oder indirekt, z.B. an ein Düsengehäuse 140, befestigt werden und einen Energieeintrag in den entsprechenden ersten und/oder zweiten Plasmakanal 112, 113 bereitstellen.In particular, the basic body 110 the coupling area 115 for the electrode device 150 on. The electrode device 150 can in this way on the base body 110 directly or indirectly, e.g. to a nozzle housing 140 , are attached and an energy input into the corresponding first and / or second plasma channel 112 , 113 provide.

Das Düsenelement 120 besteht aus einem Vollmaterial mit einer hohen Temperaturbeständigkeit. Das Düsenelement 120 ist an dem Endbereich 114 des Grundkörpers 110 befestigt. Der Transportkanal 111 ist mit dem weiteren Transportkanal 121, der erste Düsenauslass 122 ist mit dem ersten Plasmakanal 112 und der zweite Düsenauslass 123 mit dem zweiten Plasmakanal 113 gekoppelt sind. Der erste und/oder der zweite Düsenauslass 122, 123 weisen verjüngende Kanäle auf und entsprechend an dem Austritt in Richtung Interaktionsbereich 103 den kleinsten Querschnitt aufweisen. Die Düsenauslässe 122, 123 sind derart ausgebildet, dass das entsprechend ionisierte Gas 102, 103 in den Interaktionsbereich 103 eingeströmt wird. Der weitere Transportkanal 121 ist entsprechend ausgebildet, dass das Grundmaterial 101 hindurch geführt wird und in den Interaktionsbereich 103 hineinragt. Der erste Düsenauslass 122 und der zweite Düsenauslass 123 sind dabei insbesondere derart ausgebildet, dass das erste ionisierbare Gas 102 und das zweite ionisierbare Gas 105 sich in einem Scheitelpunkt im Interaktionsbereich 103 treffen. Der weitere Transportkanal 121 ist ausgebildet, dass das Grundmaterial 101 ebenfalls durch den Scheitelpunkt verläuft. The nozzle element 120 consists of a solid material with a high temperature resistance. The nozzle element 120 is at the end 114 of the main body 110 attached. The transport channel 111 is with the further transport channel 121 , the first nozzle outlet 122 is with the first plasma channel 112 and the second nozzle outlet 123 with the second plasma channel 113 are coupled. The first and / or the second nozzle outlet 122 , 123 have tapering channels and accordingly at the exit in the direction of the interaction area 103 have the smallest cross-section. The nozzle outlets 122 , 123 are designed in such a way that the correspondingly ionized gas 102 , 103 in the interaction area 103 is flowed in. The further transport channel 121 is designed accordingly that the base material 101 is passed through and into the interaction area 103 protrudes. The first nozzle outlet 122 and the second nozzle outlet 123 are in particular designed such that the first ionizable gas 102 and the second ionizable gas 105 at a vertex in the interaction area 103 to meet. The further transport channel 121 is designed that the base material 101 also runs through the vertex.

Der Interaktionsbereich 103 liegt in Transportrichtung 106 außerhalb des Düsenelements 120. In dem Interaktionsbereich findet die Reaktion zwischen dem Grundmaterial und dem ionisierbaren bzw. ionisierten Gas statt.The interaction area 103 lies in the direction of transport 106 outside the nozzle element 120 . The reaction between the base material and the ionizable or ionized gas takes place in the interaction area.

Aufgrund der hohen Temperaturen in dem Scheitelpunkt aufgrund des ionisierten Gases 102, 105 kann insbesondere eine Reaktion zwischen dem ionisierten Gas 102, 105 und dem Grundmaterial 101 erzeugt werden. Erzeugten. Das Grundmaterial 101 kann aufgrund der hohen Temperatur des ionisierten Gases 102, 105 automatisiert und in kleine, insbesondere kugelförmige Tropfen, aufgeschmolzen werden. Die Tropfen weisen insbesondere eine Partikelgröße von weniger als 500 µm, insbesondere von weniger als 200 µm auf. In einem nachfolgenden Abkühlprozess im Kühlkanal 131 können die geschmolzenen Tröpfchen zu kleinen Partikeln verfestigt werden, sodass ein äußerst feinkörniges Pulver, welches beispielsweise für die additive Fertigung notwendig ist, bereitgestellt werden.Due to the high temperatures in the apex due to the ionized gas 102 , 105 In particular, there can be a reaction between the ionized gas 102 , 105 and the base material 101 be generated. Generated. The basic material 101 may due to the high temperature of the ionized gas 102 , 105 automated and melted into small, especially spherical drops. In particular, the droplets have a particle size of less than 500 μm, in particular less than 200 μm. In a subsequent cooling process in the cooling channel 131 the melted droplets can be solidified into small particles, so that an extremely fine-grained powder, which is necessary for additive manufacturing, for example, is provided.

Das Gehäuse 130 weist ein inneres Volumen auf, in welchem der Interaktionsbereich 103 vorliegt. Der Interaktionsbereich 103 ist somit geschützt vor äußeren Einflüssen.The case 130 has an inner volume in which the interaction area 103 present. The interaction area 103 is thus protected from external influences.

Das Gehäuse 130 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Eine Mittelachse 104 des Gehäuses 130 ist dabei parallel zu der Transportrichtung 106 ausgebildet. Das Gehäuse 130 weist eine hohlzylindrische Form auf. Die Mittellinie 104 des Gehäuses 130 ist koaxial mit der Mittellinie 104 des Düsenelements 120 bzw. des Grundkörpers 110.The case 130 is designed to be rotationally symmetrical. A central axis 104 of the housing 130 is parallel to the transport direction 106 educated. The case 130 has a hollow cylindrical shape. The center line 104 of the housing 130 is coaxial with the center line 104 of the nozzle element 120 or the base body 110 .

Das Gehäuse 130 weist einen Flansch auf, an welchen die Düsenvorrichtung 100 befestigt ist.The case 130 has a flange on which the nozzle device 100 is attached.

Der Transportkanal 111 ist als Bohrung im Inneren des Grundkörpers 110 ausgebildet. Der Grundkörper ist rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei eine Mittelachse 104 des Grundkörpers 110 parallel zu der Transportrichtung 106 ausgebildet ist. Der Transportkanal 111 verläuft entlang der Mittelachse (Rotationsachse) 104 des Grundkörpers 110. Somit liegt der Transportkanal 111 im Zentrum des Grundkörpers 110 und erstreckt sich insbesondere tra nslatorisch.The transport channel 111 is as a hole in the interior of the body 110 educated. The base body is designed to be rotationally symmetrical, with a central axis 104 of the main body 110 parallel to the transport direction 106 is trained. The transport channel 111 runs along the central axis (axis of rotation) 104 of the main body 110 . Thus the transport channel lies 111 in the center of the body 110 and extends in particular in terms of training.

Der erste Düsenauslass 122 und der zweite Düsenauslass 123 sind derart ausgebildet, dass das entsprechende ionisierte Gas eine Strömungsrichtung mit einer zu der Mittelachse 104 radialen (Richtungs-) Komponente aufweist.The first nozzle outlet 122 and the second nozzle outlet 123 are designed such that the corresponding ionized gas has a direction of flow with one to the central axis 104 having radial (directional) component.

Als axiale Richtung wird die Richtung parallel der Transportrichtung 106 definiert. Die radiale Richtung 107 entspricht einer Richtung, welche orthogonal zur der axialen Richtung ausgebildet ist und durch die Mittellinie 104 bzw. Rotationsachse des Grundkörpers 110 verläuft. Die Umlaufrichtung 108 ist orthogonal zur der axialen Richtung und der Radialrichtung 107.As the axial direction, the direction becomes parallel to the transport direction 106 Are defined. The radial direction 107 corresponds to a direction orthogonal to the axial direction and through the center line 104 or axis of rotation of the base body 110 runs. The direction of rotation 108 is orthogonal to the axial direction and the radial direction 107 .

Das ionisierte Gas (d.h. das Plasmagas) wird mit einem bestimmten Winkel α (siehe 8) relativ zu der Transportrichtung 106 in den Interaktionsbereich 103 eingeströmt. Der Winkel α ist zwischen der Strömungsrichtung aus den entsprechenden Düsenauslässen 122, 123 einerseits und der axialen Richtung andererseits definiert. Aufgrund des gewinkelten Ausströmens des ionisierten Gases 102, 105 durch die entsprechenden Düsenauslässe 122, 123 strömt das ionisierte Gas 102, 105 in Richtung eines Scheitelpunkts 800 (siehe 8) auf der Mittelachse 104 im Interaktionsbereich 103, um mit dem Grundmaterial 101 zu reagieren.The ionized gas (i.e. the plasma gas) is directed at a certain angle α (see 8th ) relative to the transport direction 106 in the interaction area 103 flowed in. The angle α is between the direction of flow out of the corresponding nozzle outlets 122 , 123 on the one hand and the axial direction on the other hand. Due to the angled outflow of the ionized gas 102 , 105 through the corresponding nozzle outlets 122 , 123 the ionized gas flows 102 , 105 toward a vertex 800 (please refer 8th ) on the central axis 104 in the interaction area 103 to go with the base material 101 to react.

Der erste Düsenauslass 122 oder der zweite Düsenauslass 123 können ferner derart ausgebildet sein, dass das entsprechende ionisierte Gas 102, 105 eine Strömungsrichtung mit einer zu der Mittelachse 104 umlaufenden (Richtungs-) Komponente, d.h. in Umfangsrichtung 108, aufweist. Somit erhält das ausströmende ionisierte Gas 102, 105 eine rotierende Richtung in Umfangsrichtung 108 um die Mittelachse 104.The first nozzle outlet 122 or the second nozzle outlet 123 can also be designed such that the corresponding ionized gas 102 , 105 a direction of flow with one to the central axis 104 circumferential (directional) component, ie in the circumferential direction 108 , having. Thus, the ionized gas flowing out is preserved 102 , 105 a rotating direction in the circumferential direction 108 around the central axis 104 .

Der erste Plasmakanal 112 und der zweite Plasmakanal 113 sind jeweils beabstandet von der Mittelachse 104 des Grundkörpers 110 ausgebildet.The first plasma channel 112 and the second plasma channel 113 are each spaced from the central axis 104 of the main body 110 educated.

Die Düsenvorrichtung 100 weist ferner ein, insbesondere scheibenförmiges, Fluidleitelement 124 auf, welches mit dem Düsenelement 120 gekoppelt ist. Zwischen dem Fluidleitelement 124 und dem Düsenelement 120 ist ein ringförmiger Steuerkanal 127 ausgebildet, welcher um das Düsenelement 120 verläuft. Der Steuerkanal 127 ist derart ausgebildet, dass Steuerfluid 125, z.B. kühlendes Inertgas oder Kühlluft, in oder um den Interaktionsbereich 103 ström bar ist. The nozzle device 100 furthermore has a, in particular disk-shaped, fluid guide element 124 on which with the nozzle element 120 is coupled. Between the fluid guide element 124 and the nozzle element 120 is an annular control channel 127 formed, which around the nozzle element 120 runs. The control channel 127 is designed such that control fluid 125 , e.g. cooling inert gas or cooling air, in or around the interaction area 103 is flowable.

Der Steuerkanal 124 ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Steuerfluid 125 das in den Interaktionsbereich 103 einströmende ionisierte Gas 102, 105 und das Grundmaterial 101 umhüllt. Der Fluiddruck des Steuerfluids 125 ist einstellbar, z.B. mittels einer entsprechenden Pumpenvorrichtung. Die Höhe des Drucks und/oder der Geschwindigkeit der Steuerfluids 125 steuert die örtliche Ausbildung des Interaktionsbereichs 103 bzw. des Scheitelpunkts 800 entlang der Transportrichtung 106. Je höher die Fluidgeschwindigkeit des Steuerfluids 125 bzw. je höher der Fluiddruck des Steuerfluids 125, desto weiter entfernt wird der Interaktionsbereich 103, in welchen sich der Scheitelpunkt 800 des ionisierten Gases mit dem Grundmaterial 101 vorliegt, ausgebildet.The control channel 124 is particularly designed such that the control fluid 125 that in the interaction area 103 incoming ionized gas 102 , 105 and the base material 101 enveloped. The fluid pressure of the control fluid 125 is adjustable, for example by means of an appropriate pump device. The level of pressure and / or the speed of the control fluids 125 controls the local formation of the interaction area 103 or the vertex 800 along the direction of transport 106 . The higher the fluid velocity of the control fluid 125 or the higher the fluid pressure of the control fluid 125 the further away the interaction area becomes 103 in which the vertex is 800 of the ionized gas with the base material 101 present, trained.

Das Fluidleitelement 124 erstreckt sich senkrecht zur Transportrichtung 106 bzw. zur Mittellinie 104, wobei es eine geringe Dicke aufweist. Das Fluidleitelement 124 ist entsprechend scheibenförmig ausgebildet.The fluid guide element 124 extends perpendicular to the transport direction 106 or to the center line 104 , wherein it has a small thickness. The fluid guide element 124 is designed accordingly disk-shaped.

Das Gehäuse 130 weist einen Kühlkanal 131 auf, welcher sich von der Düsenvorrichtung 100 fort entlang der Transportrichtung 106 erstreckt. Der Kühlkanal 131 ist beispielsweise als hohlzylindrisches Rohr im Inneren des Gehäuses 130 gebildet. In dem Kühlkanal 131 wird der Interaktionsbereich 103 ausgebildet. Der Kühlkanal 131 ist mit einer Kühlluft bzw. Kühlmedium 134 umgeben.The case 130 has a cooling channel 131 on which is from the nozzle device 100 along the direction of transport 106 extends. The cooling duct 131 is for example as a hollow cylindrical tube inside the housing 130 educated. In the cooling duct 131 becomes the interaction area 103 educated. The cooling duct 131 is with a cooling air or cooling medium 134 surround.

Der Kühlkanal 131 weist eine Mantelfläche 132 (des hohlzylindrischen Rohres) mit Kühlöffnungen 133 auf, welche derart ausgebildet sind, dass das Kühlmedium 134 von der Umgebung der Mantelfläche 132 in den Kühlraum einströmbar ist. Die Kühlöffnungen 133 sind beabstandete Schlitze bzw. Öffnungen, welche in Umfangsrichtung 108 und in Axialrichtung 106 beabstandet voneinander in der Mantelfläche 132 ausgebildet sind.The cooling duct 131 has a lateral surface 132 (of the hollow cylindrical tube) with cooling holes 133 which are designed such that the cooling medium 134 from the surroundings of the lateral surface 132 can flow into the cooling space. The cooling vents 133 are spaced slots or openings, which in the circumferential direction 108 and in the axial direction 106 spaced from each other in the lateral surface 132 are trained.

Die Kühlöffnungen 133 sind derart ausgebildet, dass das Kühlmedium 134 mit einer Komponente in Richtung der Transportrichtung 106 einströmbar ist. Somit wird nach dem Interaktionsbereich 103 das Reaktionsprodukt (beispielsweise das feinkörnige Pulver) mittels des Kühlmediums 134 entlang der Transportrichtung 106 abtransportiert.The cooling vents 133 are designed such that the cooling medium 134 with one component in the direction of the transport direction 106 is inflow. Thus, after the interaction area 103 the reaction product (for example the fine-grained powder) by means of the cooling medium 134 along the direction of transport 106 transported away.

Die Kühlöffnungen 133 sind derart ausgebildet, dass das Kühlmedium 134 mit einer Komponente in Umfangsrichtung 108 einströmbar ist. Mit anderen Worten strömt das Kühlmedium 134 nicht rein radial Richtung Mittellinie 104 sondern auch mit einer Umfangskomponente 108. Somit wird nach dem Interaktionsbereich 103 das Reaktionsprodukt (beispielsweise das feinkörnige Pulver) mittels des Kühlmediums 133 in Rotation um die Mittelachse 104 gelenkt (siehe spiralförmige Pfeile). Durch diese umwälzende Strömung wirkt beispielsweise eine Zentrifugalkraft auf die Partikel in dem Reaktionsprodukt, wodurch größere Partikel 143 mit einer höheren Masse sich schneller radial nach außen absetzen als kleinere Partikel 142 mit einer kleineren Masse. Somit kann beispielsweise eine Trennung zwischen groben und feineren Partikeln 142, 143 des Reaktionsprodukts durchgeführt werden.The cooling vents 133 are designed such that the cooling medium 134 with a component in the circumferential direction 108 is inflow. In other words, the cooling medium flows 134 not purely radial towards the center line 104 but also with a peripheral component 108 . Thus, after the interaction area 103 the reaction product (for example the fine-grained powder) by means of the cooling medium 133 in rotation around the central axis 104 steered (see spiral arrows). As a result of this circulating flow, for example, a centrifugal force acts on the particles in the reaction product, creating larger particles 143 with a higher mass settle out radially faster than smaller particles 142 with a smaller mass. Thus, for example, a separation between coarse and finer particles can be achieved 142 , 143 of the reaction product.

Um den Separationseffekt zu verstärken kann ein Separationsrohr 141 vorgesehen werden, welches entlang der Mittelachse 104 innerhalb des Kühlkanals 131 angeordnet ist. Die Feinpartikel 142 können im Inneren des Separationsrohrs 141 abgeführt werden, während die Grobpartikel 143 außerhalb des Separationsrohrs 141 abgeführt werden.A separation tube can be used to increase the separation effect 141 be provided which is along the central axis 104 inside the cooling duct 131 is arranged. The fine particles 142 can inside the separation tube 141 are discharged while the coarse particles 143 outside the separation pipe 141 be discharged.

Der Kühlkanal 131 weist einen Befestigungsbereich 135 mit dem Düsenelement 100 auf, wobei in dem Befestigungsbereich 135 der Interaktionsbereich 103 vorliegt. Der Kühlkanal 131 weist in dem Befestigungsbereich 135 entlang der Transportrichtung 106 einen anwachsenden Innendurchmesser entsprechend eine Trichterform auf. Am Ende des Befestigungsbereichs 135 geht der Kühlkanal 131 beispielsweise in eine hohlzylindrische Form über. Aufgrund der Trichterform wird das Reaktionsprodukt, welches von dem Kühlmedium 134 entlang der Transportrichtung 106 befördert wird, entspannt.The cooling duct 131 has a fastening area 135 with the nozzle element 100 on, being in the attachment area 135 the interaction area 103 present. The cooling duct 131 points in the fastening area 135 along the direction of transport 106 an increasing inner diameter corresponding to a funnel shape. At the end of the attachment area 135 goes the cooling duct 131 for example in a hollow cylindrical shape. Due to the funnel shape, the reaction product, which is from the cooling medium 134 along the direction of transport 106 is promoted, relaxed.

Der Kühlkanal 131 ist beabstandet zu einer Außenwand 136 des Gehäuses 130 derart angeordnet, dass ein Versorgungskanal 137 für das Kühlmedium 134 bereitstellbar ist. Ferner weist das Gehäuse 130 und/oder das Düsenelement 120 bzw. das Fluidleitelement 124 ein Umlenkelement 138 für das Kühlmedium 134 auf, wobei das Umlenkelement 138 in dem Versorgungskanal 137 ausgebildet ist bzw. in diesen hineinragt. Das Umlenkelement 138 ist derart ausgebildet, dass das Kühlmedium 134 im Versorgungskanal 137 von einer Strömungsrichtung mit einer Komponente entgegen der Transportrichtung 106 in eine Strömungsrichtung mit einer Komponente entlang der Transportrichtung 106 umlenkbar ist.The cooling duct 131 is spaced from an outer wall 136 of the housing 130 arranged such that a supply channel 137 for the cooling medium 134 can be provided. Furthermore, the housing 130 and / or the nozzle element 120 or the fluid guide element 124 a deflection element 138 for the cooling medium 134 on, the deflecting element 138 in the supply channel 137 is formed or protrudes into this. The deflection element 138 is designed such that the cooling medium 134 in the supply channel 137 of a flow direction with a component opposite to the transport direction 106 in a flow direction with a component along the transport direction 106 is deflectable.

Das Umlenkelement 138 ist beispielsweise ein flächiges, scheibenartiges Element, wobei die in Transportrichtung 106 gerichtete Oberfläche gewölbt ist, um somit eine Umlenkung des Kühlmediums 134 durchzuführen. Nach der Umlenkung des Kühlmediums 134 kann dieses beispielsweise durch die Kühlöffnungen 133 in den Kühlkanal 131 einströmen. Das Umlenkelement 138 weist insbesondere ein Kühlmediumleitsteg 139 (d.h. Fluidleitsteg) auf, welcher das Kühlmedium 134 effektiver umlenkt.
Die Oberfläche des Fluidleitelements 124 der Düsenvorrichtung 100, welche Oberfläche in Transportrichtung 106 gerichtet ist und mit den Kühlkanal 131 bildet, fungiert in der beispielhaften Ausführungsform als Umlenkelement 138.The deflection element 138 is, for example, a flat, disk-like element, with the in the transport direction 106 directed surface is curved, thus deflecting the cooling medium 134 perform. After the redirection of the Cooling medium 134 this can be done, for example, through the cooling openings 133 in the cooling duct 131 pour in. The deflection element 138 has in particular a cooling medium guide web 139 (ie Fluidleitsteg) on which the cooling medium 134 redirects more effectively.
The surface of the fluid guide element 124 the nozzle device 100 which surface in the transport direction 106 is directed and with the cooling channel 131 forms, acts in the exemplary embodiment as a deflection element 138 .

In dem Versorgungskanal 137 ein Strömungsgleichrichter 201 angeordnet, welcher eingerichtet ist, das Kühlmedium 134 laminar in den Versorgungskanal 137 einzuströmen. Der Strömungsgleichrichter 201weist beispielsweise eine Vielzahl von denen Strömungskanälen auf, welche eine Erstreckungsrichtung parallel zu der Mittelachse 104 aufweisen.In the supply channel 137 a flow straightener 201 arranged, which is set up, the cooling medium 134 laminar in the supply channel 137 to flow in. The flow straightener 201 has, for example, a plurality of those flow channels which have an extension direction parallel to the central axis 104 exhibit.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Düsenvorrichtung 100 mit einem Düsengehäuse 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a schematic representation of a nozzle device 100 with a nozzle housing 300 according to an exemplary embodiment of the present invention.

Die Düsenvorrichtung 100 ist innerhalb dem Düsengehäuse 300 angeordnet und beispielsweise über das Umlenkelement 138 mit diesem befestigt. Im Inneren des Düsengehäuses befindet sich parallel zur Mittelachse 104 ein Elektrodenmantel 307 der Düsenvorrichtung 100, in welchen die Düsenvorrichtung 100, insbesondere mit ihrem stiftartigen Grundkörper 110 einsteckbar ist. In dem Elektrodenmantel 307 befindet sich der Koppelbereich 115 für eine Elektrodenvorrichtung. Die Elektrodenvorrichtung leitet über den Kopplungsanschluss 302 hochfrequente Strahlung in Richtung Düsenvorrichtung 100.The nozzle device 100 is inside the nozzle housing 300 arranged and for example via the deflecting element 138 attached to this. Inside the nozzle housing is parallel to the central axis 104 an electrode jacket 307 the nozzle device 100 in which the nozzle device 100 , especially with their pen-like body 110 is pluggable. In the electrode jacket 307 is the coupling area 115 for an electrode device. The electrode device conducts via the coupling connection 302 high-frequency radiation in the direction of the nozzle device 100 .

Das Düsengehäuse 300 weist ferner einen Plasmagaseingang 303 für das erste ionisierbare Gas 102 und optional einen Plasmagaseingang 304 für ein zweites ionisierbare Gas 103 auf. Ferner kann über einen Kopplungsbereich 306 für das Grundmaterial 101 dieses in den Transportkanal 111 eingeführt werden. Das ionisierbare Gas 102, 103 wird somit zwischen den Elektrodenmantel 307 und den Plasmakanälen 112, 113 geführt und mittels der Elektrodenvorrichtung ionisiert.The nozzle housing 300 also has a plasma gas inlet 303 for the first ionizable gas 102 and optionally a plasma gas inlet 304 for a second ionizable gas 103 on. Furthermore, a coupling area 306 for the base material 101 this in the transport channel 111 be introduced. The ionizable gas 102 , 103 is thus between the electrode jacket 307 and the plasma channels 112 , 113 guided and ionized by means of the electrode device.

Zudem kann über den Fluideingang 305 ein Steuerfluid 125 eingeströmt werden, welches an dem Fluidleitelement 124 in Richtung Interaktionsbereich 103 geleitet wird.In addition, via the fluid inlet 305 a control fluid 125 are flowed in, which on the fluid guide element 124 towards the interaction area 103 is directed.

4 und 5 zeigen eine schematische Darstellung einer Düsenvorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine Ansicht der Düsenvorrichtung 100 stromabwärts der Transportrichtung 106 und 5 eine Ansicht der Düsenvorrichtung 100 stromaufwärts der Transportrichtung 106. 4th and 5 show a schematic representation of a nozzle device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention. 4th Figure 3 shows a view of the nozzle device 100 downstream of the transport direction 106 and 5 a view of the nozzle device 100 upstream of the transport direction 106 .

In 4 wird der erste Plasmakanal 112 und der zweite Plasmakanal 113 als offene Nut 402 entlang einer Oberfläche des Grundkörpers 110 ausgebildet. Die offene Nut 402 kann beispielsweise mittels Fräsens in den Grundkörper 110 eingebracht werden. Das ionisierbare Gas 102, 105 strömt aufgrund eines gerichteten Einströmwinkels in die Nut 402 entlang derselben Nut 402. Durch die offene Nut 402 ist das ionisierbare Gas 102, 105 von außen gut zugänglich, insbesondere für einen Energieeintrag der Elektrodenvorrichtung 150. in der beispielhaften Ausführungsform in 4 weist der Grundkörper 110 drei Plasmakanäle 112, 113, 112' auf, welche in Umfangsrichtung konstant entlang der Oberfläche verteilt sind. Entsprechend können 3 Plasmastrahlen in den Interaktionsbereich 103 eingeströmt werden.In 4th becomes the first plasma channel 112 and the second plasma channel 113 as an open groove 402 along a surface of the base body 110 educated. The open groove 402 can for example by milling into the base body 110 be introduced. The ionizable gas 102 , 105 flows into the groove due to a directed inflow angle 402 along the same groove 402 . Through the open groove 402 is the ionizable gas 102 , 105 Easily accessible from the outside, in particular for energy input to the electrode device 150 . in the exemplary embodiment in 4th has the basic body 110 three plasma channels 112 , 113 , 112 ' which are distributed constantly along the surface in the circumferential direction. Accordingly, 3 plasma jets can enter the interaction area 103 are flowed in.

Die offene Nut 402 zumindest teilweise mit einer Hülse 403, welche über den Grundkörper 110 steckbar ist, geschlossen. Die Hülse 403 kann sozusagen über den Grundkörper gesteckt werden, sodass die Hülse 403 auf der Oberfläche des Grundkörpers 110 aufliegt. Damit können die offenen Nuten 402 der entsprechenden Plasmakanäle 112, 113, 112' geschlossen werden. Im Koppelbereich 115 mit der Elektrodenvorrichtung 150 kann die offene Nut 402 frei von der Hülse 403 bleiben.The open groove 402 at least partially with a sleeve 403 which over the main body 110 is pluggable, closed. The sleeve 403 can, so to speak, be pushed over the base body so that the sleeve 403 on the surface of the base body 110 rests. This allows the open grooves 402 the corresponding plasma channels 112 , 113 , 112 ' getting closed. In the coupling area 115 with the electrode device 150 can the open groove 402 free from the sleeve 403 stay.

Das Fluidleitelement 124 ist scheibenförmig ausgebildet, wobei der Mittelpunkt des scheibenförmigen Fluidleitelements 124 auf der Mittelachse 104 des Düsenelements 120 liegt. Das Fluidleitelement 124 ist mittels Verbindungsstegen 401 an dem Düsenelement 120 befestigt. Zwischen den Verbindungstegen 401 bildet sich ein entsprechender Spalt als Steuerkanal 127 aus, durch welchen das Steuerfluid 125 in den Interaktionsbereich 103 einströmen kann.The fluid guide element 124 is disc-shaped, with the center of the disc-shaped fluid guide element 124 on the central axis 104 of the nozzle element 120 lies. The fluid guide element 124 is by means of connecting bars 401 on the nozzle element 120 attached. Between the connecting webs 401 a corresponding gap forms as a control channel 127 from through which the control fluid 125 in the interaction area 103 can flow in.

Das Fluidleitelement 124 weist ferner Fluidleitstege 126 auf zum Leiten des Steuerfluids 125 in Richtung Steuerkanal 127. Die Fluidleitstege 126 bilden Erhebungen entlang der Oberfläche des Fluidleitelements 124 aus. Dabei verlaufen die Fluidstege 126 mit Richtungskomponenten parallel und radial zur Transportrichtung 106.The fluid guide element 124 also has fluid guide webs 126 on to conduct the control fluid 125 towards the control channel 127 . The fluid guide bars 126 form elevations along the surface of the fluid guide element 124 out. The fluid webs run here 126 with directional components parallel and radial to the transport direction 106 .

Das Fluidleitelement 124 weist auf der in Transportrichtung 106 abgewandten Seite bezüglich des Interaktionsbereichs 103 eine trichterförmige und konvex gewölbte Oberfläche auf, wobei die Bereiche im Zentrum des Fluidleitelements 124 weiter in Transportrichtung 106 liegen als Randbereiche des Fluidleitelements 124.The fluid guide element 124 points to the in the direction of transport 106 facing away from the interaction area 103 a funnel-shaped and convexly curved surface, the areas in the center of the fluid guide element 124 further in the direction of transport 106 lie as edge regions of the fluid guide element 124 .

Auf der in Transportrichtung 106 zugewandten Seite bezüglich des Interaktionsbereichs 103 weist das Fluidleitelement 124 eine konkave gewölbte Oberfläche auf. Diese gewölbte Oberfläche kann beispielsweise als Umlenkfläche bzw. Umlenkelement 138 für das Kühlmedium 134 wirken.On the in the direction of transport 106 facing side regarding the interaction area 103 has the fluid guide element 124 a concave domed surface. This curved surface can be used, for example, as a deflecting surface or deflecting element 138 for the cooling medium 134 Act.

6 und 7 zeigen Draufsichten auf eine Düsenvorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführung. 6 and 7th show top views of a nozzle device 100 according to an exemplary embodiment.

In 6 sind die Düsenauslässe 122, 123 dargestellt, welche einen gemeinsamen Ringspalt ausbilden. Im Zentrum ist der weitere Transportkanal 101 dargestellt, durch welchen das Grundmaterial 101 hindurchführbar ist. Das Düsenelement 120 ist mit den Verbindungsstegen an das Fluidleitelement 124 gekoppelt.In 6 are the nozzle outlets 122 , 123 shown, which form a common annular gap. In the center is the further transport channel 101 illustrated by which the base material 101 can be passed through. The nozzle element 120 is with the connecting webs on the fluid guide element 124 coupled.

7 zeigt ferner ein rotierbare Element 701, welches drei in Umfangsrichtung verteilte Öffnungen aufweist, durch welche das ionisierbare Gas 102, 105 strömen kann. Das rotierbare Element 701 kann das Düsenelement 120 ausbilden. Das Düsenelement 120 kann relativ zu dem Grundkörper 110 rotierbar sein. Das Düsenelement 120 kann beispielsweise mittels eines Gleitlagers oder eines Kugellagers an den Grundkörper 110 rotierender gelagert werden. Der entsprechende erste Düsenauslass 122 und der zweite Düsenauslass 123 können beispielsweise als Ringspalt in dem Düsenelement 120 ausgebildet werden (siehe 6). In dem Ringspalt können ferner Fluidleitelemente vorgesehen werden, sodass die Rotation der ionisierbaren Gase 102, 105 zusätzlich einen Spin bzw. eine Rotation des in den Interaktionsbereich einströmenden ionisierbaren Gases 102, 105 erzeugt. 7th also shows a rotatable element 701 , which has three circumferentially distributed openings through which the ionizable gas 102 , 105 can flow. The rotatable element 701 can the nozzle element 120 form. The nozzle element 120 can be relative to the base body 110 be rotatable. The nozzle element 120 can for example by means of a plain bearing or a ball bearing on the base body 110 be stored in a rotating manner. The corresponding first nozzle outlet 122 and the second nozzle outlet 123 can, for example, as an annular gap in the nozzle element 120 be trained (see 6 ). Fluid guide elements can also be provided in the annular gap, so that the rotation of the ionizable gases 102 , 105 additionally a spin or a rotation of the ionizable gas flowing into the interaction area 102 , 105 generated.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer Düsenvorrichtung 100 mit Strömungswegen von zwei ionisierbaren Gasen 102, 105 und einem Grundmaterial 101. 8th shows a schematic representation of a nozzle device 100 with flow paths of two ionizable gases 102 , 105 and a base material 101 .

Die Düsenvorrichtung 100 weist den Grundkörper 110 und das Düsenelement 120. Der Transportkanal 111 und der weitere Transportkanal 121 sind koaxial entlang der Mittellinie 104 ausgebildet. Der Grundkörper 110 weist ferner den ersten Plasmakanal 112 zum Führen des ersten ionisierbaren Gases 102 entlang der Transportrichtung 106 und einen zweiten Plasmakanal 113 (welcher von dem ersten Plasmakanal 112 beabstandet ist) zum Führen des zweiten ionisierbaren Gases 105 entlang der Transportrichtung 106 auf.The nozzle device 100 has the main body 110 and the nozzle element 120 . The transport channel 111 and the further transport channel 121 are coaxial along the center line 104 educated. The basic body 110 also has the first plasma channel 112 for carrying the first ionizable gas 102 along the direction of transport 106 and a second plasma channel 113 (which from the first plasma channel 112 is spaced) for guiding the second ionizable gas 105 along the direction of transport 106 on.

Der Grundkörper 110 weist ferner einen Koppelbereich 115 für eine Elektrodenvorrichtung 150 derart auf, dass das erste ionisierbare Gas 102 in dem ersten Plasmakanal 112 und das zweite ionisierbaren Gas 105 in dem zweiten Plasmakanal 105 ionisierbar sind.The basic body 110 also has a coupling area 115 for an electrode device 150 such that the first ionizable gas 102 in the first plasma channel 112 and the second ionizable gas 105 in the second plasma channel 105 are ionizable.

Das Düsenelement 120 weist einen ersten Düsenauslass 122, welcher mit dem ersten Plasmakanal 112 gekoppelt ist, und einen zweiten Düsenauslass 123 auf, welcher mit dem zweiten Plasmakanal 113 gekoppelt ist, auf.The nozzle element 120 has a first nozzle outlet 122 , which with the first plasma channel 112 is coupled, and a second nozzle outlet 123 on, which one with the second plasma channel 113 is coupled to.

Der erste Düsenauslass 122 zum Führen des ersten ionisierbaren Gases 102 und der zweite Düsenauslass 123 zum Führen des zweiten ionisierbaren Gases 105 sind derart ausgebildet, dass das erste ionisierbare Gas 102 und das zweite ionisierbare Gas 103 in den Interaktionsbereich 103 zur Reaktion mit dem Grundmaterial 101 einströmbar sind.The first nozzle outlet 122 for carrying the first ionizable gas 102 and the second nozzle outlet 123 for carrying the second ionizable gas 105 are designed such that the first ionizable gas 102 and the second ionizable gas 103 in the interaction area 103 to react with the base material 101 are inflow.

Das ionisierte Gas 102,105 (d.h. das Plasmagas) wird mit einem bestimmten Winkel α relativ zu der Transportrichtung 106 in den Interaktionsbereich 103 eingeströmt. Der Winkel α ist zwischen der Strömungsrichtung aus den entsprechenden Düsenauslässen 122, 123 einerseits und der axialen Richtung andererseits definiert. Aufgrund des gewinkelten Ausströmens des ionisierten Gases 102, 105 durch die entsprechenden Düsenauslässe 122, 123 strömt das ionisierte Gas 102, 105 in Richtung eines Scheitelpunkts 800 auf der Mittelachse 104 im Interaktionsbereich 103, um mit dem Grundmaterial 101 zu reagieren.The ionized gas 102 , 105 (ie the plasma gas) is at a certain angle α relative to the transport direction 106 in the interaction area 103 flowed in. The angle α is between the direction of flow out of the corresponding nozzle outlets 122 , 123 on the one hand and the axial direction on the other hand. Due to the angled outflow of the ionized gas 102 , 105 through the corresponding nozzle outlets 122 , 123 the ionized gas flows 102 , 105 toward a vertex 800 on the central axis 104 in the interaction area 103 to go with the base material 101 to react.

9 zeigt eine schematische Darstellung einer Düsenvorrichtung 100 mit Strömungsrichtung von vier ionisierbaren Gasen 102, 102', 105, 105' und einem Grundmaterial 101. 9 shows a schematic representation of a nozzle device 100 with flow direction of four ionizable gases 102 , 102 ' , 105 , 105 ' and a base material 101 .

Der Grundkörper weist im Vergleich zu der Ausführungsform aus 8 einen weiteren ersten Plasmakanal 901 zum Führen eines weiteren ersten ionisierbaren Gases 102' entlang der Transportrichtung 106 und einen weiteren zweiten Plasmakanal 902, welcher von dem weiteren ersten Plasmakanal 112 beabstandet ist, zum Führen eines weiteren zweiten ionisierbaren Gases 105' entlang der Transportrichtung 105 auf. In entsprechenden Düsenauslässen 122', 123' wird das ionisierbare Gas 102', 105' in Richtung Scheitelpunkt 800 ausgeströmt. Die Düsenauslässe 122', 123' weisen einen kleineren, flacheren Winkel α' auf als die Düsenauslässe 122, 123.In comparison to the embodiment, the base body shows 8th another first plasma channel 901 for carrying a further first ionizable gas 102 ' along the direction of transport 106 and another second plasma channel 902 which of the further first plasma channel 112 is spaced, for carrying a further second ionizable gas 105 ' along the direction of transport 105 on. In the corresponding nozzle outlets 122 ' , 123 ' becomes the ionizable gas 102 ' , 105 ' towards the vertex 800 emanated. The nozzle outlets 122 ' , 123 ' have a smaller, shallower angle α 'than the nozzle outlets 122 , 123 .

10 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlmediumleitstegs 139 eines Umlenkelements 138 gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung. 10 shows a schematic representation of a cooling medium guide web 139 a deflection element 138 according to an exemplary embodiment of the present invention.

Das Umlenkelement 138 weist zumindest einen Kühlmediumleitsteg 139 (d.h. Fluidleitsteg) auf, welcher entlang einer Radialrichtung 107 in Richtung Zentrum verläuft. Somit wird das Kühlmedium 134 in Radialrichtung 107 geführt und umgeleitet. Der Kühlmediumleitsteg 139 erstreckt sich insbesondere von dem scheibenförmigen Umlenkelement 138 in Transportrichtung 106 hervor, um somit entsprechende Führungskanäle zu bilden. Ferner kann der Kühlmediumleitsteg 139 insbesondere eine Richtungskomponente in Umfangsrichtung 108 aufweisen.The deflection element 138 has at least one cooling medium guide web 139 (ie Fluidleitsteg), which along a radial direction 107 runs towards the center. Thus, the cooling medium 134 in radial direction 107 guided and diverted. The coolant guide bar 139 extends in particular from the disc-shaped deflecting element 138 in transport direction 106 out to thus appropriate To form guide channels. Furthermore, the cooling medium guide web 139 in particular a directional component in the circumferential direction 108 exhibit.

Das Umlenkelement 138 kann ferner mit dem Gehäuse 130 durch die Kühlmediumleitstege 139 verbunden sein. Der Kühlmediumleitsteg 139 kann bis zum Ende der Kühlöffnungen 133, welcher der Beginn vom Kühlkanal 131 ist, verlaufen. Dabei verlaufen Kühlmediumleitstege 139 beispielhaft parallel und radial zur Transportrichtung 106.The deflection element 138 can also use the housing 130 through the cooling medium guide webs 139 be connected. The coolant guide bar 139 can to the end of the cooling vents 133 which is the beginning of the cooling duct 131 is gone. Cooling medium guide webs run here 139 for example parallel and radial to the transport direction 106 .

11 zeigt eine schematische Darstellung eines Separationsrohres 141 in einem Kühlkanal 131 gemäß einer beispielhaften Ausführung von der vorliegenden Erfindung. 12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Separationsrohres aus 11. Das Separationsrohr 141 weist einen inneren Kanal 1106 auf, durch welchen erste Partikel 142 entlang der Transportrichtung 106 abführbar sind. Zwischen der Mantelfläche 132 und dem Separationsrohr 141 ist ein äußerer Kanal 1107 ausgebildet, durch welchen zweite Partikel 143 entlang der Transportrichtung 106 abführbar sind. 11 shows a schematic representation of a separation tube 141 in a cooling channel 131 according to an exemplary embodiment of the present invention. 12th shows a schematic sectional view of the separation tube from FIG 11 . The separation pipe 141 has an inner channel 1106 on what first particle 142 along the direction of transport 106 are deductible. Between the outer surface 132 and the separation pipe 141 is an outer channel 1107 formed through which second particle 143 along the direction of transport 106 are deductible.

Das Separationsrohr 141 weist einen Ringkanal 1101 für ein Transportfluid 1104 auf, welcher sich entlang der Transportrichtung 106 erstreckt. Der Ringkanal 1101 weist zumindest eine innere Öffnung 1103 auf, durch welche das Transportfluid 1104 in Strömungsrichtung in den inneren Kanal 1106 einströmbar ist. Die innere Öffnung 1103 ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Transportfluid 1104 mit einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung 108 einströmbar ist.The separation pipe 141 has an annular channel 1101 for a transport fluid 1104 which is along the transport direction 106 extends. The ring canal 1101 has at least one inner opening 1103 on, through which the transport fluid 1104 in the direction of flow into the inner channel 1106 is inflow. The inner opening 1103 is in particular designed such that the transport fluid 1104 with a directional component in the circumferential direction 108 is inflow.

Somit wird insbesondere eine Sogwirkung in das Innere des Separationsrohres 141 erzeugt, sodass kleinere Partikel 142 nach dem Interaktionsbereich 103 in das Separationsrohr 141 eingesaugt werden können. Die inneren Öffnungen 1103 können dabei beispielsweise eine Krümmung in Umfangsrichtung 108 aufweisen oder insbesondere das Transportfluid 1104 in Tangentialrichtung im Inneren des Separationsrohres 141 einströmen.In particular, this creates a suction effect into the interior of the separation tube 141 generated so that smaller particles 142 after the interaction area 103 into the separation tube 141 can be sucked in. The inner openings 1103 can, for example, have a curvature in the circumferential direction 108 have or in particular the transport fluid 1104 in the tangential direction inside the separation tube 141 pour in.

Der Ringkanal 1101 weist einen Anschluss zum Einströmen des Transportfluids 1104 entgegen der Transportrichtung 106 auf. Somit kann beispielsweise an einem Ende des Gehäuses 130 gegenüberliegend zu der Düsenvorrichtung 100 ein Transportfluid in den Ringkanal eingebracht werden.The ring canal 1101 has a connection for the inflow of the transport fluid 1104 against the direction of transport 106 on. Thus, for example, at one end of the housing 130 opposite to the nozzle device 100 a transport fluid can be introduced into the annular channel.

Der Ringkanal 1101 weist zumindest eine äußere Öffnung 1102 auf, durch welche das Transportfluid 1104 in Strömungsrichtung 106 in den äußeren Kanal 1107 einströmbar ist, wobei die äußere Öffnung 1102 insbesondere derart ausgebildet ist, dass das Transportfluid 1104 mit einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung 108 einströmbar ist.The ring canal 1101 has at least one outer opening 1102 on, through which the transport fluid 1104 in the direction of flow 106 in the outer canal 1107 is inflow, the outer opening 1102 is designed in particular such that the transport fluid 1104 with a directional component in the circumferential direction 108 is inflow.

Das Separationsrohr 141 ragt somit entgegen der Transportrichtung 106 in den Kühlkanal 131. Das Separationsrohr 14 bzw. das Tauchrohr kann als Doppelmantel-Hohlkörper, beispielsweise eine zylindrischer Form (Doppelmantelrohr), ausgeführt sein, um den Ringkanal 1101 zu bilden. Im Raum zwischen den Mantelflächen vom Separationsrohr 141 strömt das Transportfluid 1104 beispielweise entgegen der Transportrichtung 106 ein. In dem Ringkanal 1101 kann zumindest ein Umlenkelement, welches aufgrund seiner winkeligen oder gekrümmten Fläche das Transportfluid 1104 umlenkt, mit zumindest einer Komponente Richtung radial nach innen oder radial nach außen verlaufenden Öffnung (Steueröffnung bzw. Steuerschlitz) ausgeführt sein.The separation pipe 141 thus protrudes against the direction of transport 106 in the cooling duct 131 . The separation pipe 14th or the immersion tube can be designed as a double-walled hollow body, for example a cylindrical shape (double-walled tube), around the annular channel 1101 to build. In the space between the outer surfaces of the separation pipe 141 the transport fluid flows 1104 for example against the direction of transport 106 a. In the ring channel 1101 can at least one deflection element, which due to its angled or curved surface, the transport fluid 1104 deflects, be designed with at least one component direction radially inwardly or radially outwardly extending opening (control opening or control slot).

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that “comprehensive” does not exclude any other elements or steps and “one” or “one” does not exclude a plurality. It should also be pointed out that features or steps that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features or steps of other exemplary embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be regarded as a restriction.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100

DüsenvorrichtungNozzle device

101101

GrundmaterialBase material

102102

erstes ionisierbares Gasfirst ionizable gas

103103

InteraktionsbereichInteraction area

104104

MittelachseCentral axis

105105

zweites ionisierbares Gassecond ionizable gas

106106

TransportrichtungTransport direction

107107

RadialrichtungRadial direction

108108

Umfangsrichtung Circumferential direction

110110

GrundkörperBase body

111111

TransportkanalTransport channel

112112

erster Plasmakanalfirst plasma channel

113113

zweiter Plasmakanalsecond plasma channel

114114

EndbereichEnd area

115115

KoppelbereichCoupling area

120120

DüsenelementNozzle element

121121

weiterer Transportkanalanother transport channel

122122

erster Düsenauslassfirst nozzle outlet

123123

zweiter Düsenauslasssecond nozzle outlet

124124

FluidleitelementFluid guide element

125125

SteuerfluidControl fluid

126126

FluidleitstegFluid guide bar

127127

SteuerkanalControl channel

130130

Gehäusecasing

131131

KühlkanalCooling duct

132132

MantelflächeOuter surface

133133

KühlöffnungCooling opening

134134

Kühlmedium Cooling medium

135135

BefestigungsbereichAttachment area

136136

AußenwandOuter wall

137137

VersorgungskanalSupply channel

138138

UmlenkelementDeflection element

139139

KühlmediumleitstegCooling medium guide web

140140

DüsengehäuseNozzle housing

141141

SeparationsrohrSeparation tube

142142

FeinpartikelFine particles

143143

Grobpartikel Coarse particles

150150

Elektrodenvorrichtung Electrode device

201201

Strömungsgleichrichter Flow straightener

302302

Kopplungsanschluss für ElektrodenvorrichtungCoupling connection for electrode device

303303

Plasmagaseingang für erstes ionisierbare GasPlasma gas inlet for first ionizable gas

304304

Plasmagaseingang für zweites ionisierbare GasPlasma gas inlet for second ionizable gas

305305

weiteren Eingang zur Kopplung an ein weiteres Fluidreservoirfurther input for coupling to another fluid reservoir

306306

Kopplungsbereich für GrundmaterialCoupling area for base material

307307

ElektrodenmantelElectrode sheath

401401

VerbindungsstegConnecting bridge

402402

NutGroove

403403

Hülse Sleeve

701701

rotierbares Elementrotatable element

800800

ScheitelpunktVertex

901901

weiterer erster Plasmakanalanother first plasma channel

902902

weiterer zweiter Plasmakanal another second plasma channel

11011101

RingkanalRing channel

11021102

äußere Öffnungouter opening

11031103

innere Öffnunginner opening

11041104

TransportfluidTransport fluid

11051105

axiales Endeaxial end

11061106

innerer Kanalinner channel

11071107

äußerer Kanalouter channel

Claims (24)

Düsenvorrichtung (100) zum Zusammenführen eines ionisierbaren Gases (102, 105) und eines Grundmaterials (101) in einem Interaktionsbereich (103), die Düsenvorrichtung (100) aufweisend einen Grundkörper (110), welcher einen ersten Transportkanal (111) aufweist zum Führen eines Grundmaterials (101) entlang einer Transportrichtung (106) zu einem Endbereich (114) des Grundkörpers (110), wobei der Grundkörper (110) aufweist einen ersten Plasmakanal (112) zum Führen eines ersten ionisierbaren Gases (102) entlang der Transportrichtung (106) und einen zweiten Plasmakanal (113) zum Führen eines zweiten ionisierbaren Gases (105) entlang der Transportrichtung (106), wobei in dem Endbereich (114) des Grundkörpers (110) der erste Plasmakanal (112) einen ersten Gasauslass und der zweite Plasmakanal (113) einen zweiten Gasauslass aufweist, wobei der Grundkörper (110) einen Koppelbereich (115) für eine Elektrodenvorrichtung (150) derart aufweist, dass das erste ionisierbare Gas (102) in dem ersten Plasmakanal (112) und das zweite ionisierbaren Gas (105) in dem zweiten Plasmakanal (113) ionisierbar sind, ein Düsenelement (120), welches an dem Endbereich (114) des Grundkörpers (110) mit diesem gekoppelt ist, wobei das Düsenelement (120) einen zweiten Transportkanal (111) aufweist, welcher mit dem ersten Transportkanal (111) derart gekoppelt ist, dass das Grundmaterial (101) von dem Grundkörper (110) in einen Interaktionsbereich (103) außerhalb des Düsenelements (120) entlang der Transportrichtung (106) überführbar ist, einen ersten Düsenauslass (122), welcher mit dem ersten Plasmakanal (112) gekoppelt ist und einen zweiten Düsenauslass (123), welcher mit dem zweiten Plasmakanal (113) gekoppelt ist, wobei der erste Düsenauslass (122) zum Führen des ersten ionisierbaren Gases (102) und der zweite Düsenauslass (123) zum Führen des zweiten ionisierbaren Gases (105) derart ausgebildet sind, dass das erste ionisierbare Gas (102) und das zweite ionisierbare Gas (105) in den Interaktionsbereich (103) zur Reaktion mit dem Grundmaterial (101) einströmbar sind, wobei zumindest der erste Plasmakanal (112) als offene Nut (402) entlang einer Oberfläche des Grundkörpers (110) ausgebildet ist, und wobei die offene Nut (402) zumindest teilweise mit einer Hülse (403), welche über den Grundkörper (110) steckbar ist, geschlossen ist.Nozzle device (100) for bringing together an ionizable gas (102, 105) and a base material (101) in an interaction area (103), comprising the nozzle device (100) a base body (110) which has a first transport channel (111) for guiding a base material (101) along a transport direction (106) to an end region (114) of the base body (110), the base body (110) having a first plasma channel ( 112) for guiding a first ionizable gas (102) along the transport direction (106) and a second plasma channel (113) for guiding a second ionizable gas (105) along the transport direction (106), wherein in the end region (114) of the base body ( 110) the first plasma channel (112) has a first gas outlet and the second plasma channel (113) has a second gas outlet, the base body (110) having a coupling area (115) for an electrode device (150) such that the first ionizable gas (102 ) are ionizable in the first plasma channel (112) and the second ionizable gas (105) in the second plasma channel (113), a nozzle element (120) which is coupled to the end region (114) of the base body (110), the nozzle element (120) has a second transport channel (111) which is coupled to the first transport channel (111) in such a way that the base material (101) from the base body (110) into an interaction area (103) outside the nozzle element (120) along the transport direction (106) is transferable, a first nozzle outlet (122) coupled to the first plasma channel (112) and a second nozzle outlet (123) which is coupled to the second plasma channel (113), wherein the first nozzle outlet (122) for guiding the first ionizable gas (102) and the second nozzle outlet (123) for guiding the second ionizable gas (105) are designed such that the first ionizable gas (102) and the second ionizable gas ( 105) can flow into the interaction area (103) for reaction with the base material (101), wherein at least the first plasma channel (112) is designed as an open groove (402) along a surface of the base body (110), and wherein the open groove (402) is at least partially closed with a sleeve (403) which can be plugged over the base body (110). Düsenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Grundkörper (110) und das Düsenelement (120) integral ausgebildet sind. Nozzle device (100) according to Claim 1 , wherein the base body (110) and the nozzle element (120) are integrally formed. Düsenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Transportkanal (111) als Bohrung im Inneren des Grundkörpers (110) ausgebildet ist.Nozzle device (100) according to Claim 1 or 2 , wherein the first transport channel (111) is designed as a bore in the interior of the base body (110). Düsenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Grundkörper (110) rotationssymmetrisch ausgebildet ist, wobei eine Mittelachse (104) des Grundkörpers (110) parallel zu der Transportrichtung (106) ausgebildet ist, wobei der erste Transportkanal (111) insbesondere entlang der Mittelachse (104) verläuft.Nozzle device (100) according to one of the Claims 1 to 3 , the base body (110) being rotationally symmetrical, with a central axis (104) of the base body (110) being parallel to the transport direction (106), the first transport channel (111) running in particular along the central axis (104). Düsenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei zumindest der erste Düsenauslass (122) oder der zweite Düsenauslass (123) derart ausgebildet ist, dass das entsprechende ionisierbare Gas (102, 105) eine Strömungsrichtung mit einer zu der Mittelachse (104) radialen Komponente aufweist, und/oder wobei zumindest der erste Düsenauslass (122) oder der zweite Düsenauslass (123) derart ausgebildet ist, dass das entsprechende ionisierbare Gas (102, 105) eine Strömungsrichtung mit einer zu der Mittelachse (104) umlaufenden Komponente aufweist.Nozzle device (100) according to Claim 4 , wherein at least the first nozzle outlet (122) or the second nozzle outlet (123) is designed such that the corresponding ionizable gas (102, 105) has a flow direction with a component that is radial to the central axis (104), and / or at least the the first nozzle outlet (122) or the second nozzle outlet (123) is designed in such a way that the corresponding ionizable gas (102, 105) has a flow direction with a component rotating around the central axis (104). Düsenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweite Plasmakanal (113) als Bohrung im Inneren des Grundkörpers (110) ausgebildet ist.Nozzle device (100) according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the second plasma channel (113) is designed as a bore in the interior of the base body (110). Düsenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Grundkörper (110) zumindest einen weiteren ersten Plasmakanal (901) zum Führen eines weiteren ersten ionisierbaren Gases (102) entlang der Transportrichtung (106) und/oder einen weiteren zweiten Plasmakanal (902) zum Führen eines weiteren zweiten ionisierbaren Gases (105) entlang der Transportrichtung (106) aufweist, wobei in dem Endbereich (114) des Grundkörpers (110) der weitere erste Plasmakanal (901) einen weiteren ersten Gasauslass und der weitere zweite Plasmakanal (902) einen weiteren zweiten Gasauslass aufweist, wobei der weitere erste Plasmakanal (901) und der weitere zweite Plasmakanal (902) in dem Grundkörper (110) zwischen dem ersten Plasmakanal (112) und dem zweiten Plasmakanal (113) einerseits und dem ersten Transportkanal (111) andererseits ausgebildet ist.Nozzle device (100) according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the base body (110) has at least one further first plasma channel (901) for guiding a further first ionizable gas (102) along the transport direction (106) and / or a further second plasma channel (902) for guiding a further second ionizable gas (105 ) along the transport direction (106), wherein in the end region (114) of the main body (110) the further first plasma channel (901) has a further first gas outlet and the further second plasma channel (902) has a further second gas outlet, the further first Plasma channel (901) and the further second plasma channel (902) are formed in the base body (110) between the first plasma channel (112) and the second plasma channel (113) on the one hand and the first transport channel (111) on the other. Düsenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Düsenelement (120) relativ zu dem Grundkörper (110) rotierbar ist.Nozzle device (100) according to Claim 1 wherein the nozzle element (120) is rotatable relative to the base body (110). Düsenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend ein, insbesondere scheibenförmiges, Fluidleitelement (124), welches mit dem Düsenelement (120) gekoppelt ist, wobei zwischen dem Fluidleitelement (124) und dem Düsenelement (120) ein ringförmiger Steuerkanal (127) ausgebildet ist, welcher um das Düsenelement (120) verläuft, wobei der Steuerkanal (127) derart ausgebildet ist, dass Steuerfluid (125) in oder um den Interaktionsbereich (103) strömbar ist, wobei das Fluidleitelement (124) insbesondere mittels Verbindungsstegen (401) an dem Düsenelement (120) befestigt ist.Nozzle device (100) according to one of the Claims 1 to 8th , further comprising a, in particular disk-shaped, fluid guiding element (124) which is coupled to the nozzle element (120), an annular control channel (127) being formed between the fluid guiding element (124) and the nozzle element (120) which surrounds the nozzle element ( 120), the control channel (127) being designed in such a way that control fluid (125) can flow in or around the interaction area (103), the fluid guide element (124) being fastened to the nozzle element (120) in particular by means of connecting webs (401) . Düsenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 9, wobei der Mittelpunkt des scheibenförmigen Fluidleitelements (124) auf der Mittelachse (104) des Düsenelements (120) liegt, wobei eine Ausdehnung des Fluidleitelements (124) senkrecht zur Mittelachse (104) größer ist als die Ausdehnung entlang der Mittelachse (104).Nozzle device (100) according to Claim 9 , the center of the disk-shaped fluid guide element (124) lying on the central axis (104) of the nozzle element (120), an extension of the fluid guide element (124) perpendicular to the central axis (104) being greater than the extension along the central axis (104). Düsenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei das Fluidleitelement (124) Fluidleitstege (126) aufweist zum Leiten des Steuerfluids in Richtung Steuerkanal (127).Nozzle device (100) according to Claim 9 or 10 , wherein the fluid guide element (124) has fluid guide webs (126) for guiding the control fluid in the direction of the control channel (127). Düsenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend ein Düsengehäuse (140) mit einer Auslassöffnung, wobei der Grundkörper (110) und das Düsenelement (120) in dem Düsengehäuse (140) derart angeordnet sind, dass ein Ende des zweiten Transportkanals (111), der erste Düsenauslass (122) und der zweite Düsenauslass (123) insbesondere in der Auslassöffnung vorliegen und der Interaktionsbereich (103) außerhalb des Düsengehäuses (140) vorliegt.Nozzle device (100) according to one of the Claims 1 to 11 , further comprising a nozzle housing (140) with an outlet opening, the base body (110) and the nozzle element (120) being arranged in the nozzle housing (140) in such a way that one end of the second transport channel (111), the first nozzle outlet (122) and the second nozzle outlet (123) is in particular present in the outlet opening and the interaction region (103) is present outside the nozzle housing (140). Düsenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 12, wobei das Düsengehäuse (140) einen Kopplungsanschluss (302) für die Elektrodenvorrichtung (150) aufweist, wobei der Kopplungsanschluss (302) einen Zugang zu dem ersten Plasmakanal (112) und dem zweiten Plasmakanal (113) bereitstellt, und/oder wobei das Düsengehäuse (140) einen Plasmagaseingang (303) zur Kopplung an ein erstes Gasreservoir aufweist, wobei der Plasmagaseingang (303) mit zumindest dem ersten Plasmakanal (112) gekoppelt ist, und/oder wobei das Düsengehäuse (140) einen weiteren Plasmagaseingang (304) zur Kopplung an ein zweites Gasreservoir aufweist, wobei der weitere Plasmagaseingang (304) mit dem zweiten Plasmakanal (113) gekoppelt ist.Nozzle device (100) according to Claim 12 , wherein the nozzle housing (140) has a coupling connection (302) for the electrode device (150), wherein the coupling connection (302) provides access to the first plasma channel (112) and the second plasma channel (113), and / or wherein the nozzle housing (140) has a plasma gas inlet (303) for coupling to a first gas reservoir, wherein the plasma gas inlet (303) is coupled to at least the first plasma channel (112), and / or wherein the nozzle housing (140) has a further plasma gas inlet (304) for coupling to a second gas reservoir, the further plasma gas inlet (304) being coupled to the second plasma channel (113). System zum chemischen und/oder physikalischen Behandeln eines Grundmaterials (101), insbesondere zum Erzeugen eines Pulvers aus einem Grundmaterial (101), das System aufweisend die Düsenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, ein Gehäuse (130) zur Aufnahme der Düsenvorrichtung (100), wobei die Düsenvorrichtung (100) an das Gehäuse (130) derart gekoppelt ist, dass der Interaktionsbereich (103) in dem Gehäuse (130) vorliegt. System for the chemical and / or physical treatment of a base material (101), in particular for producing a powder from a base material (101), the system comprising the nozzle device (100) according to one of the Claims 1 to 13th , a housing (130) for receiving the nozzle device (100), the nozzle device (100) being coupled to the housing (130) in such a way that the interaction area (103) is present in the housing (130). System gemäß Anspruch 14, wobei das Gehäuse (130) einen Kühlkanal (131) aufweist, welcher sich von der Düsenvorrichtung (100) fort entlang der Transportrichtung (106) erstreckt.System according to Claim 14 wherein the housing (130) has a cooling channel (131) which extends away from the nozzle device (100) along the transport direction (106). System gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei der Kühlkanal (131) eine Mantelfläche (132) mit Kühlöffnungen (133) aufweist, welche derart ausgebildet sind, dass ein Kühlmedium (134) von der Umgebung der Mantelfläche (132) in den Kühlkanal (131) einströmbar ist.System according to Claim 14 or 15th , wherein the cooling channel (131) has a jacket surface (132) with cooling openings (133) which are designed such that a cooling medium (134) can flow into the cooling channel (131) from the surroundings of the jacket surface (132). System gemäß Anspruch 16, wobei zumindest eine der Kühlöffnungen (133) derart ausgebildet ist, dass das Kühlmedium (134) mit einer Komponente in Richtung der Transportrichtung (106) einströmbar ist, und/oder wobei zumindest eine der Kühlöffnungen (133) derart ausgebildet ist, dass das Kühlmedium (134) mit einer Komponente in Umfangsrichtung (108) einströmbar ist.System according to Claim 16 , wherein at least one of the cooling openings (133) is designed such that the cooling medium (134) can flow in with one component in the direction of the transport direction (106), and / or wherein at least one of the cooling openings (133) is designed such that the cooling medium (134) can flow in with a component in the circumferential direction (108). System gemäß Anspruch 15 bis 17, wobei der Kühlkanal (131) einen Befestigungsbereich (135) mit dem Düsenelement (120) aufweist, wobei der Kühlkanal (131) in dem Befestigungsbereich (135) entlang der Transportrichtung (106) einen anwachsenden Innendurchmesser aufweist, wobei der Interaktionsbereich (103) im Befestigungsbereich (135) ausgebildet ist.System according to Claim 15 to 17th , wherein the cooling channel (131) has a fastening area (135) with the nozzle element (120), wherein the cooling channel (131) in the fastening area (135) has an increasing inner diameter along the transport direction (106), the interaction area (103) in Fastening area (135) is formed. System gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der Kühlkanal (131) beabstandet zu einer Außenwand (136) des Gehäuses (130) derart angeordnet ist, dass ein Versorgungskanal (137) für das Kühlmedium (134) bereitstellbar ist, wobei in dem Versorgungskanal (137) insbesondere ein Strömungsgleichrichter (201) angeordnet ist, welcher eingerichtet ist, ein Kühlmedium (134) laminar in den Versorgungskanal (137) einzuströmen.System according to one of the Claims 15 to 17th , wherein the cooling channel (131) is arranged at a distance from an outer wall (136) of the housing (130) in such a way that a supply channel (137) can be provided for the cooling medium (134), wherein in the supply channel (137) in particular a flow straightener (201 ) is arranged, which is set up to flow a cooling medium (134) laminar into the supply channel (137). System gemäß Anspruch 19, wobei das Gehäuse (130) und/oder das Düsenelement (120) ein Umlenkelement (138) für das Kühlmedium (134) aufweist, wobei das Umlenkelement (138) in dem Versorgungskanal (137) ausgebildet ist, wobei das Umlenkelement (138) derart ausgebildet ist, dass das Kühlmedium (134) im Versorgungskanal (137) von einer Strömungsrichtung mit einer Komponente entgegen der Transportrichtung (106) in eine Strömungsrichtung mit einer Komponente entlang der Transportrichtung (106) umlenkbar ist, wobei insbesondere das Umlenkelement (138) zumindest einen Kühlmediumleitsteg (139) aufweist, welcher entlang einer Radialrichtung (107) verläuft, wobei insbesondere der Kühlmediumleitsteg (139) insbesondere eine Richtungskomponente in Umfangsrichtung (108) aufweist.System according to Claim 19 , wherein the housing (130) and / or the nozzle element (120) has a deflecting element (138) for the cooling medium (134), the deflecting element (138) being formed in the supply channel (137), the deflecting element (138) in such a way is designed that the cooling medium (134) in the supply channel (137) can be deflected from a flow direction with a component against the transport direction (106) in a flow direction with a component along the transport direction (106), in particular the deflecting element (138) at least one Has cooling medium guide web (139) which runs along a radial direction (107), wherein in particular the cooling medium guide web (139) in particular has a directional component in the circumferential direction (108). System gemäß einem der Ansprüche 15 bis 20, ferner aufweisend ein Separationsrohr (141), welches entlang der Mittelachse (104) innerhalb des Kühlkanals (131) angeordnet ist, wobei das Separationsrohr (141) einen inneren Kanal (1106) aufweist, durch welchen erste Partikel (142) entlang der Transportrichtung (104) abführbar sind, wobei zwischen der Mantelfläche (132) und dem Separationsrohr (141) ein äußerer Kanal (1107) ausgebildet ist, durch welchen zweite Partikel (143) entlang der Transportrichtung (104) abführbar sind.System according to one of the Claims 15 to 20th , further comprising a separation tube (141) which is arranged along the central axis (104) within the cooling channel (131), the separation tube (141) having an inner channel (1106) through which first particles (142) along the transport direction ( 104) can be removed, with an outer channel (1107) being formed between the jacket surface (132) and the separation tube (141) through which second particles (143) can be removed along the transport direction (104). System gemäß Anspruch 21, wobei das Separationsrohr (141) einen Ringkanal (1101) für ein Transportfluid (1104) aufweist, welcher sich entlang der Transportrichtung (104) erstreckt, wobei der Ringkanal (1101) zumindest eine innere Öffnung (1103) aufweist, durch welche das Transportfluid (1104) in Strömungsrichtung in den inneren Kanal (1106) einströmbar ist, wobei die innere Öffnung (1103) insbesondere derart ausgebildet ist, dass das Transportfluid (1104) mit einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung (108) einströmbar ist, wobei der Ringkanal (1101) insbesondere einen Anschluss zum Einströmen des Transportfluids (1104) entgegen der Transportrichtung (104) aufweist.System according to Claim 21 , the separation tube (141) having an annular channel (1101) for a transport fluid (1104), which extends along the transport direction (104), the annular channel (1101) having at least one inner opening (1103) through which the transport fluid ( 1104) can flow into the inner channel (1106) in the flow direction, the inner opening (1103) being designed in particular such that the transport fluid (1104) can flow in with a directional component in the circumferential direction (108), the annular channel (1101) in particular has a connection for the inflow of the transport fluid (1104) against the transport direction (104). System gemäß Anspruch 21, wobei der Ringkanal (1101) zumindest eine äußere Öffnung (1102) aufweist, durch welche das Transportfluid (1104) in Strömungsrichtung in den äußeren Kanal (1107) einströmbar ist, wobei die äußere Öffnung (1102) insbesondere derart ausgebildet ist, dass das Transportfluid (1104) mit einer Richtungskomponente in Umfangsrichtung (108) einströmbar ist.System according to Claim 21 , the annular channel (1101) having at least one outer opening (1102) through which the transport fluid (1104) can flow into the outer channel (1107) in the direction of flow, the outer opening (1102) being designed in particular such that the transport fluid (1104) can flow in with a directional component in the circumferential direction (108). Verfahren zum Zusammenführen eines ionisierten Gases (102, 105) und eines Grundmaterials (101) in einem Interaktionsbereich (103) mit einer Düsenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Verfahren aufweist Führen des Grundmaterials (101) in dem ersten Transportkanal (111) entlang einer Transportrichtung (106) zu einem Endbereich (114) des Grundkörpers (110), Führen des ersten ionisierbaren Gases (102) entlang der Transportrichtung (106) in dem ersten Plasmakanal (112), Führen des zweiten ionisierbaren Gases (105) entlang der Transportrichtung (106) in dem zweiten Plasmakanal (113), Ionisieren des ersten ionisierbaren Gases (102) in dem ersten Plasmakanal (112) und des zweiten ionisierbaren Gases (105) in dem zweiten Plasmakanal (113) mittels einer Elektrodenvorrichtung (150), Überführen des Grundmaterials (101) in dem zweiten Transportkanal (111) des Düsenelements (120) von dem ersten Transportkanal (111) in den Interaktionsbereich (103) außerhalb des Düsenelements (120) entlang der Transportrichtung (106), Einströmen des ersten ionisierten Gases (102) mittels des ersten Düsenauslasses und Einströmen des zweiten ionisierten Gases (105) mittels des zweiten Düsenauslasses in den Interaktionsbereich (103) zur Reaktion mit dem Grundmaterial (101).Method for bringing together an ionized gas (102, 105) and a base material (101) in an interaction area (103) with a nozzle device (100) according to one of the Claims 1 to 20th , wherein the method comprises guiding the base material (101) in the first transport channel (111) along a transport direction (106) to an end region (114) of the base body (110), Guiding the first ionizable gas (102) along the transport direction (106) in the first plasma channel (112), guiding the second ionizable gas (105) along the transport direction (106) in the second plasma channel (113), ionizing the first ionizable gas ( 102) in the first plasma channel (112) and the second ionizable gas (105) in the second plasma channel (113) by means of an electrode device (150), transferring the base material (101) in the second transport channel (111) of the nozzle element (120) from the first transport channel (111) into the interaction area (103) outside the nozzle element (120) along the transport direction (106), inflow of the first ionized gas (102) by means of the first nozzle outlet and inflow of the second ionized gas (105) by means of the second nozzle outlet into the interaction area (103) for reaction with the base material (101).

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