Hielscher Cascatrode – مسبار معالجة بالموجات فوق الصوتية ذو مساحة سطحية كبيرة

سونوترودات Hielscher Cascatrodes™ هي سونوترودات (مسابير للموجات فوق الصوتية) ذات تصميم خاص لإجراء معالجة فعالة بالموجات فوق الصوتية عند مستويات مرتفعة من القدرة فوق الصوتية وبشدات معالجة منخفضة أو متوسطة – عادةً أقل من 60W/cm² وبسعة اهتزاز أقل من 60 ميكرون.

طورت Hielscher مسبار Cascatrode™ لتطبيقات المعالجة الصناعية. تتوفر مسابير Cascatrodes™ لجميع أجهزة المعالجة الصناعية بالموجات فوق الصوتية – بدءًا من UIP500hdT (0.5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1.5kW) و UIP2000hdT (2kW) وصولًا إلى أقوى جهاز للموجات فوق الصوتية في العالم، UIP16000 (16kW).

عند تطوير أو اختبار عمليات جديدة للمعالجة بالموجات فوق الصوتية، مثل: الاستحلاب, التشتيت, التجنيس, تفكيك الخلايا والاستخلاص, تفكيك التكتلات، أو إزالة الغازات ، ستجد أن معلمات محددة للمعالجة بالموجات فوق الصوتية تحقق أداءً أفضل للعملية مقارنةً بغيرها.

يمكنك تغيير شدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية دون تغيير القدرة الخارجة: إما بتركيز القدرة الخارجة على سطح صغير عند شدة عالية (قيمة مرتفعة بوحدة W/cm²) أو بإقران القدرة بالوسط باستخدام مساحة سطحية كبيرة عند شدات أقل (قيمة منخفضة بوحدة W/cm²). تزداد الشدة مع ارتفاع سعة اهتزاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية، أو ارتفاع ضغط السائل ، أو ارتفاع اللزوجة ، وتنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. بمجرد تحديد التكوين الأمثل للمعلمات الخاصة بعمليتك، ستحتاج إلى الحفاظ على ثبات هذا التكوين أثناء التوسع في نطاق المعالجة. عند التوسع في نطاق المعالجة، يجب ألا تغير سعة اهتزاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية وضغطها. وبهذه الطريقة، تحافظ على ثبات شدة المعالجة بالموجات فوق الصوتية – أي تُبقي القدرة فوق الصوتية الخارجة لكل وحدة مساحة سطحية (Watts/cm²) ثابتة. ونتيجةً منطقيةً لذلك، تحتاج إلى مساحة سطحية أكبر للسونوترود لإقران قدرة أكبر عند شدة سطحية معينة – وهذه علاقة خطية.

تقدم Hielscher مجموعة واسعة من السونوترودات (=مسابير المعالجة بالموجات فوق الصوتية) لأجهزتها فوق الصوتية. وعادةً ما تختلف السونوترودات في قطر الطرف لتوفير مساحات سطحية مختلفة للطرف. ويمكن عمومًا إهمال مساهمة الأسطح الرأسية للسونوترود في نقل القدرة، لأن سعة اهتزازها الموجه نحو الوسط السائل منخفضة جدًا. ويختلف تصميم Cascatrode™، إذ إنه يضيف أسطحًا أفقية على شكل حلقات إلى سطح الطرف. توضع كل حلقة عند أحد مواضع السعة القصوى لاهتزاز السونوترود. وبفضل هذه الحلقات، يمكن زيادة مساحة السطح المهتز الذي يُقرن الموجات فوق الصوتية بالوسط المراد معالجته بها زيادةً كبيرة – مما يتيح إقران قدرة فوق صوتية أعلى بالسائل عند شدة سطحية معينة. يتيح Cascatrode™ نقل قدرة فوق صوتية عالية بسعات اهتزاز عالية إلى الوسط الخاضع للمعالجة.

تتوفر سونوترودات Hielscher Cascatrodes™ بأطوال وأقطار مختلفة وبأعداد مختلفة من الحلقات – وهي مصممة لتتناسب مع شدة العملية والتطبيق المحدد للموجات فوق الصوتية. ونظرًا إلى استخدامها في العمليات ذات القدرة العالية والأحجام الكبيرة، فإن مسابير Cascatrodes™ تُركَّب في الغالب ضمن أنظمة التدفق المستمر. ويمكن تكييفها مع مفاعلات خلايا التدفق التي تتيح المعالجة الفعالة ضمن خط الإنتاج على نطاق صناعي.