Zentrifugal-Ultraschallreaktor für Trennprozesse

Hielscher Ultrasonics entwickelt kundenspezifische Ultraschallreaktoren für spezielle Prozesse. Der Zentrifugalreaktor wird für ultraschallunterstützte Trennprozesse eingesetzt. Dazu gehört die Abtrennung von Gas oder Feststoffen aus Flüssigkeiten.

Das flüssige Medium tritt an einem Ende mit hoher Geschwindigkeit tangential in den Reaktor ein. Dadurch entsteht eine schnelle Kreisbewegung mit Zentrifugalkraft. Infolgedessen steigt der Druck vom Zentrum zur Außenwand hin an.

Ultraschallunterstützte Entgasung und Entlüftung

Eine bedeutende Anwendung dieses Zentrifugalreaktors ist die ultraschallunterstützte Entgasung und Entlüftung flüssiger Medien. Dabei werden die Ultraschallschwingungen üblicherweise in die Außenwand des Reaktors eingekoppelt. Daher wirkt die Beschallung am stärksten auf die Bereiche mit hohem Druck. Durch die Ultraschallbehandlung erzeugte Gasblasen bewegen sich zum Zentrum des Reaktors. Die höhere Konzentration von Gasblasen in der Nähe des Reaktorzentrums, in dem ein niedriger Druck herrscht, fördert die Bildung und die Koaleszenz größerer Gasblasen.

Partikelwäsche und Partikeltrennung

Die Ultraschallbehandlung kann Partikelagglomerate aufbrechen, Partikeloberflächen reinigen und die Viskosität scherverdünnender oder thixotroper Flüssigkeiten verringern. Diese Effekte werden für die ultraschallunterstützte Partikelwäsche und Partikeltrennung genutzt. Für diesen Prozess können die Ultraschallschwingungen in die Sonotrode im Zentrum des Reaktors und/oder in die Außenwand des Reaktors eingekoppelt werden.
Die Zentrifugalkraft reichert schwerere Partikel im äußeren Bereich des Reaktors an. Da der Druck in diesem Bereich höher ist, ist auch die Beschallungsintensität höher. Die Ultraschallschwingungen und die Kavitation erzeugen Scherkräfte, die die Viskosität scherverdünnender oder thixotroper Suspensionen verringern können. Dieser Effekt erleichtert die Partikeltrennung.

Von Laborversuchen über den Pilotmaßstab bis zur Produktion

Der Zentrifugalreaktor ist für alle Geräte der UIP-Serie von Hielscher erhältlich. Für Anwendungstests empfehlen wir den Einsatz des UIP2000hdT. Dieses Gerät kann an die zentrale Sonotrode oder an die äußere Reaktorwand gekoppelt werden. Typische Volumenströme für diesen Reaktor liegen zwischen 1 und 80 m3 pro Stunde. Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für die lineare Maßstabsvergrößerung auf größere Verarbeitungsvolumina im Pilot- oder Produktionsmaßstab ausgelegt. Anlagen von Hielscher arbeiten nachweislich auch bei hohen Volumenströmen zuverlässig. Die folgende Tabelle führt Verarbeitungsvolumina und empfohlene Gerätegrößen auf.