Hielscher – Ultraschall-Technologie

Hielscher Cascatrode – Ultraschallsonotrode mit großer Oberfläche

Bei den Hielscher Cascatroden™ handelt es sich um Spezialsonotroden (Ultraschallhörner) für die effektive Beschallung mit erhöhter Ultraschallleistung bei niedrigen oder mittleren Ultraschallintensitäten – in der Regel unter 60 w/cm² und unterhalb 60 Mikron Amplitude.

Hielscher hat verschiedenen Cascatroden™ für industrielle Anwendungenentwickelt. Entsprechende Cascatroden™ stehen für alle industrielle Ultraschallprozessoren zur Verfügung – vom UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) und UIP2000hdT (2kW) bis hin zum weltweit leistungsstärksten Ultraschallgerät UIP16000 (16kW).

Ultraschallgerät mit Cascatrode Wenn Sie neue Ultraschallprozesse, wie z.B. das Emulgieren, Dispergieren, Homogenisieren, Zellaufschluss und Extraktion, Desagglomeration oder Entgasen entwickeln und testen, werden Sie feststellen, dass spezifische Ultraschallparameter für einen spezifischen Prozess besser sind als andere. Ohne die Ausgangsleistung zu ändern, können Sie trotzdem die Ultraschallintensität variieren: entweder indem Sie die Ultraschallleistung auf eine kleinere Fläche mit hoher Intensität (hohe Flächenleistung W/cm²) konzentrieren oder indem Sie die Leistung über eine große Fläche bei geringerer Intensität (niedrige Flächenleistung W/cm²)in das Medium einkoppeln. Die Intensität steigt mit einer höheren Ultraschall- Amplitude, höherem Flüssigkeits- Druck bzw. höherer Viskosität und nimmt bei höherer Temperaturab. Sobald Sie eine optimale Parameterkonfiguration für Ihren Prozess gefunden haben, müssen Sie diese Parameterkonfiguration konstant halten, um Ihren Prozess linear hochskalieren zu können.. Beim Hochskalieren sollten Sie Amplitude und Druck des Ultraschallprozesses nicht verändern. Auf diese Weise halten Sie die Ultraschallintensität – das ist die Ultraschallleistung pro Flächeneinheit (Watt/cm²) - konstant. Als logische Folge benötigen Sie eine größere Sonotrodenoberfläche, um mehr Energie bei einer bestimmten Oberflächenintensität in das Medium einkoppeln zu können – denn es handelt sich dabei um eine lineare Korrelation.
Hielscher hat ein breites Angebot mit verschiedenen Sonotroden (= Ultraschallsonden/-hörner). In der Regel variiert die Stirnfläche der Sonotrode, um zwischen unterschiedlich großen Sonotrodenflächen auswählen zu können. Die vertikalen Sonotrodenflächen können für die Kraftübertragung vernachlässigt werden, da die Schwingungsamplitude, die an den vertikalen Sonotrodenflächen auf das Medium übertragen wird, sehr niedrig ist. Das Design der Cascatrode™ unterscheidet sich von den Blocksonotroden durch seine zusätzlichen Ringe , durch welche die horizontale Sonotrodenfläohe vergrößert wird. Jeder Ring ist an einem der Oszillationsmaxima der Sonotrode angeordnet. Durch diese Ringe kann die Oszillationsoberfläche, die den Ultraschall in das Prozessmedium überträgt, deutlich erhöht werden – so dass höhere Ultraschallleistung mit einer gegebenen Oberflächenintensität in die Flüssigkeit gekoppelt werden kann. Die Cascatrode™ ermöglicht es, Hochleistungsultraschall bei hohen Amplituden auf das Prozessmedium zu übertragen.

Hielscher Cascatroden™ sind in verschiedenen Längen, mit unterschiedlichen Durchmessern sowie mit unterschiedlich vielen Ringen erhältlich – jeweils auf die Prozessintensität und die Ultraschallanwendung abgestimmt. Da die Cascatroden für Hochleistungsultraschallprozesse und hochintensive Anwendungen verwendet werden, werden die Cascatroden™ vor allem in kontinuierlichen Durchflusssystemen installiert. In Verwendung mit einem Durchflussreaktor eignen sich die Cascatroden besonders für die effiziente Inline-Verarbeitung im industriellen Maßstab.

Wenn mit hohen Leistung, niederfrequentem Ultraschall in ein flüssiges Medium einführt, wird die Kavitation erzeugt wird.

Kavitation an einer Cascatrode

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Hielscher Ultraschall Cascatrode Cascatrode

Cascatrode im Durchflussreaktor

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