Hielscher – Ultraschall-Technologie

UIP4000hdT – 4kW Hochleistungs-Ultraschall

Der UIP4000hdT liefert bis zu 4 kW Ultraschallleistung, und er ist auch unter anspruchsvollen Bedingungen eine zuverlässige Produktionsmaschine. Er ist für industrielle Prozesse mit einem höheren Energiebedarf und großen Mengen ausgelegt. Der UIP4000hdT ist ein robuster und leistungsstarker Ultraschallprozessor.
Zu den typischen Anwendungen des UIP4000hdT gehören Homogenisierung, Emulgierung, Dispergieren & Partikel-Vermahlung, Extraktion, Malaxierung von Olivenöl, Lösen oder sonochemische Reaktionen wie z.B. Sono-Synthese und Sono-Katalyse.

UIP4000hdT mit Durchflusszelle für die Inline-Ultraschallbehandlung im industriellen Maßstab

Eine Besonderheit dieses Hochleistungs-Ultraschallsystems ist es, dass keine zusätzlichen Kühlmedien wie Wasser oder Druckluft zur Kühlung des Schallwandlers benötigt werden. Das spezielle Design dieses Systems ermöglicht den Einsatz unter extremen Betriebsbedingungen wie Staub, Schmutz, Temperatur und Feuchtigkeit. Der Ultraschallprozessor besteht aus Titan und Edelstahl. Der schwingungsfreie Flansch hat sich für die Integration in Maschinen und Anlagen sehr bewährt. Der UIP4000hdT wurde auf die fortschrittlichsten technischen Bedingungen ausgerichtet: Der UIP4000hdT wurde wie alle Hielscher Ultraschallprozessoren auf optimales Schwingungsverhalten angepasst. Zudem erlauben die weiterentwickelte Software und das digitale Steuerungsssystem eine präzise Kontrolle des Ultraschallprozesses.

Das modulare Konzept des UIP4000hdT bietet ein leistungsstarkes und dennoch sehr platzsparendes System. Der Schallwandler und der Generator sind getrennt voneinander untergebracht und werden über Kabel verbunden. Das in sich geschlossene Design reduziert den Aufwand für Installation, Betrieb und Wartung auf ein Minimum. Mehrere UIP4000hdT-Module können einfach zu Clustern mit höheren Prozesskapazitäten kombiniert werden.

4kW Verarbeitungskapazität
Extraktionsprozess
Durchfluss
Biodiesel-Umesterung
1 bis 3 m³/h
Emulgierung, z.B. Öl / Wasser
0,4 bis 2 m³/h
Zellaufschluss / Extraktion, z.B. Algen
0,1 bis 0,8m³/h
Dispergieren / Desagglomeration
0,02 bis 0,4m³/h
Nassmahlen und Feinmahlen
0,01 bis 00,02 m³/h

In der Regel befinden sich die Durchflusszelle und der Schallwandler in einem doppelwandigen Edelstahlgehäuse, welches mit sehr effektiver Schalldämmung ausgestattet ist. Bei Bedarf kann der UIP4000hdT auch zur Beschallung von Flüssigkeiten in kundenspezifischen Reaktoren eingesetzt werden. Natürlich ist der UIP4000hdT wie alle Hielscher Ultraschallsysteme in der Lage, kontinuierlich mit voller Leistung (24h / 7 Tage) betrieben zu werden.

Der UIP4000hdT ist ein industrielles Ultraschallsystem zur kontinuierlichen Homogenisierung und Extraktion.

Hielschers UIP4000hdT – 4kW Hochleistungs-Ultraschall für Prozesse im Durchfluss

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Der UIP4000hdT auf einen Blick

  • 4000 Watt starker Ultraschallprozessor
  • zuverlässig für Heavy-Duty-Ultraschallprozesse
  • 24/7 Betrieb
  • Industrie-Standard
  • farbiges Touch-Display
  • Browser-Fernsteuerung
  • automatische Aufzeichnung von Amplitude, Beschallungszeit/ -dauer, Temperatur, Druck
  • integrierte SD/USB-ComboCard
  • steckbarer Temperatursensor
  • steckbarer Drucksensor (optional erhältlich)
  • LAN-Verbindung
  • Ethernet-Verbindung
  • keine Software-Installation notwendig
  • Automatisches Frequenz-Tuning

Farbiges Touch-Display

Farbiges Touchdisplay der neuen hdT-Serie der Industrie-Ultraschallgeber von HielscherDer farbige Touchscreen erweist sich als äußerst bedienerfreundlich. Der Touch- und Stilus-sensitive Bildschirm ermöglicht eine einfache Handhabung und garantiert die genaue Einstellung der Ultraschallprozess-Parameter. Dadurch wird die Genauigkeit der Ultraschalleinstellungen garantiert und mit höchstem Komfort für den Bediener kombiniert. Das digitale Steuerungsmenü lässt sich intuitiv bedienen und ist auf die wichtigsten Einstellungen reduziert. Die Amplituden-/Leistungs-Einstellung und der Pulsmodus können durch einen farbigen Touch-Slider (mit 1 %, 5 % oder 10 % Snap) geregelt werden. Der Benutzer entscheidet, ob er die Amplituden- und Leistungsanzeige als farbige Balken oder numerische Darstellung bevorzugt. Die Anzeige kann auf BIG NUMBER-Modus umgeschaltet werden, welche sich durch hohen Kontrast und groBe Schriftgröße für bessere Sichtbarkeit auszeichnet.

Browser Remote Control

Präzise Kontrolle über Beschallungsparameter (zum Vergrößern anklicken!)

Der UIP4000hdT kann mit jedem gängigen Browser (z.B. Internet Explorer, Safari, Firefox, Mozilla, Mobile IE / Safari) über die neue LAN-Weboberfläche gesteuert werden. Die LAN-Verbindung ist ein sehr einfaches Plug-n-Play-Setup und erfordert keine Softwareinstallation. Das Ultraschallgerät fungiert als DHCP-Server / Client und fordert automatisch eine IP an bzw. vergibt automatisch eine IP. Das Gerät kann direkt vom PC / MAC oder über einen Switch bzw. Router bedient werden. Mit einem optionalen vorkonfigurierten WLAN-Router kann das Gerät von den meisten Smartphones oder Tablet-Computern, z.B. dem Apple iPad, gesteuert werden. Mit der Portweiterleitung eines angeschlossenen Routers können Sie Ihren UIP4000hdT von jedem Ort der Welt aus über das Internet steuern – indem Sie Ihr Smart-Phone oder Ihren Tablet-Computer als Fernbedienung nutzen.

Integriertes Netzwerk

Eine weitere intelligente Funktion des UIP4000hdT ist die Bedienung und Steuerung via LAN (Local Area Network), welches den Betrieb erleichtert und eine hohe Prozessflexibilität ermöglicht. Alle Informationen zum Beschallungsprozess werden automatisch auf SD-Datenkarten aufgezeichnet. Ein steckbarer Sensor misst permanent die Temperatur, während ein optional erhältlicher Drucksensor zusätzlich angesteckt werden kann.

Automatisches Frequenz-Tuning

Wie alle Hielscher Ultraschallgeräte verfügt auch der UIP4000hdT über ein intelligentes automatisches Frequenz-Tuning. Wenn das Gerät eingeschaltet wird, ermittelt der Generator die optimale Betriebsfrequenz. Das Ultraschallgerät wird dann dementsprechend mit dieser Frequenz betrieben. Dadurch wird die Gesamtenergieeffizienz sowie die Zuverlässigkeit unserer Ultraschallgeräte verbessert. Alles, was Sie tun müssen, ist das System einzuschalten. Der Generator führt das Frequenz-Tuning automatisch im Bruchteil einer Sekunde durch.

Hielschers UIP4000hdT wird in einem Edelstahlgehäuse geliefert, welches für Schallisolierung sorgt.

UIP4000hdT im Schallschutzschrank

Hochleistungs-Ultraschallgerät

Hielscher Ultrasonics‘ industrielle Ultraschallprozessoren können problemlos sehr hohe Amplituden liefern. Hielscher's Hochleistungs-Ultraschallsysteme können bei Amplituden von bis zu 200μm im Dauerbetrieb betrieben werden. Für noch höhere Amplituden stehen kundenspezifische Sonotroden zur Verfügung. Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht einen 24/7-Dauerbetrieb in anspruchsvollen Umgebungen.

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In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
0,5 bis 1,5 ml n.a. VialTweeter
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0.2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

Wissenswertes

Grundlagen der Ultraschallhomogenisierung

Ultraschall-Homogenisatoren werden zum Dispergieren, Emulgieren, Nassmahlen, zur Nano- & Mikronisierung, Extraktion (aus Pflanzen und Zellgewebe), Synthese und Katalyse von chemischen Stoffen (sogenannte Sonochemie) sowie zur Entgasung eingesetzt. Ultraschall-Homogenisierung wird oft als Überbegriff verwendet, der all diese vorher erwähnten Anwendungen einschließt. Die ultraschall-gestützte Homogenisierung basiert auf dem Wirkprinzip der akustischen Kavitation, welche auftritt, wenn intensive Ultraschallwellen in ein flüssiges Medium eingetragen werden. Unter den intensiven Ultraschallwellen werden winzige Vakuumblasen im Medium erzeugt, welche während der alternierenden Hochdruck- / Niederdruckzyklen der Ultraschallwellen wachsen. Zu einem gewissen Zeitpunkt, wenn die Mikroblasen einen energetischen Status erreicht haben, bei dem sie keine weitere Energie mehr absorbieren können, implodieren sie. Dieses Phänomen der Vakuumblasenimplosion wird Kavitation genannt. Die Implosion der Vakuumblasen erzeugt Schockwellen, Strömungs- / Flüssigkeitsstrahlen, hohe Scherkräfte, hohe Temperatur- und Druckdifferenzen mit ausreichender Energie, um kovalente Bindungen zu brechen, Moleküle zu modifizieren und chemische Reaktionen zu induzieren.

Um bei einem Homogenisierungsprozess optimale Ergebnisse zu erzielen, kann der Ultraschallprozessor und sein Setup optimiert werden, indem die folgenden Variablen verändert werden:

  • Amplitude (Auslenkung an der Sonotrode) und Intensität
  • Druck
  • Temperatur
  • Beschallungsgefäß (Batch oder Durchflusszelle: Größe, Geometrie, Durchflussrate)

Hielschers Hochleistungs-Ultraschallprozessoren verwenden Piezoelemente aus Blei-Zirkonat-Titanaten (PZT). Die Vibrationen werden über ein abgestimmtes Titanhorn mit 19-26 kHz übertragen. Vom Horn wird die Ultraschallschwingung über Ultraschallsonotroden (Ultraschallspitze, -finger) in das fluide Medium eingekoppelt. Hielscher bietet Ultraschallprozessoren mit Leistungen von 50 bis 16.000 Watt pro Ultraschalleinheit an und deckt damit die Anforderungen von kleinen Laborultraschallgeräten und Bench-topgeräten bis hin zu Pilotanlagen und vollkommerziellen Ultraschallgeräten für hohen Volumendurchsatz ab.

Genaue Prozesskontrolle für optimale Ultraschallergebnisse

Die Parameter und Prozessbedingungen sind entscheidend für die Leistung, die Ergebnisse und die Reproduzierbarkeit von Ultraschallprozessen. Neben der präzisen Regelung der Ultraschallleistung, die durch Amplitude und Intensität eingestellt wird, sind Temperatur, Druck und Beschallungszeit wichtige Faktoren. Hielscher's digitale Ultraschallprozessoren werden mit einem steckbaren Thermoelement geliefert. Ein steckbarer Drucksensor ist optional erhältlich. Beide Sensoren sind mit dem Ultraschallgenerator verbunden, welcher mit einer internen SD-Karte ausgestattet ist. Die Software des Ultraschallgerätes schreibt alle Prozessdaten (Datum, Uhrzeit, Amplitude, Ultraschallenergie, Nettoenergie, Temperatur, Druck) in einer CSV-Datei auf die SD-Karte. Dadurch werden Ihre Beschallungsergebnisse vergleichbar und reproduzierbar.

Um hohe Amplituden liefern zu können, ist eine höhere Ausgangsleistung des Ultraschallgerätes erforderlich. Bei erhöhter Belastung wie z.B. durch hohe Viskosität des Mediums oder erhöhten Druck wird vermehrte Ultraschallleistung benötigt, um die Sonotrode mit der gewünschten Amplitude anzutreiben. Je größer die Stirnfläche der Sonotrode (Spitze) ist, desto mehr Leistung wird benötigt, um sie in Resonanz zu bringen. Mit einer größeren Sonotrode können größere Volumina bearbeitet werden. Hielschers industrielle Sonotroden und Cascatroden können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200μm können problemlos im Dauerbetrieb erzeugt werden. Für noch höhere Amplituden stehen kundenspezifische Sonotroden zur Verfügung. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb unter starker Belastung und unter anspruchsvollen Bedingungen.

Bei den meisten Ultraschallprozessen sollte die Temperatur des beschallten Mediums so niedrig wie möglich sein, da niedrige Temperaturen für die Erzeugung starker Kavitation förderlich sind. Hielscher bietet Ultraschall-Durchflusszellen und Reaktoren mit Kühlmantel an, welche die Einhaltung optimaler Prozesstemperaturen ermöglichen. Die Durchflusszellen und Reaktoren sind ebenfalls druckbeaufschlagbar. Unter erhöhten Drücken tritt eine stärkere Kavitation auf. Deshalb bietet Hielscher Reaktoren an, die Sie problemlos mit bis zu 300 atm Druck beaufschlagen können.

Hielscher Ultrasonics stellt Ultraschallsonotroden in verschiedenen Größen und Formen her (z.B. Cascatroden), wodurch es möglich wird, alle Ultraschall-Prozessergebnisse vollständig linear zu skalieren. Mit Ultraschallhomogenisatoren, die bis zu 16kW Einzelleistung liefern, sowie vielfältigen Sonotrodentypen und Durchflusszellenreaktoren ist Hielscher Ihr langjährig erfahrener Partner für Ultraschallprozesse im industriellen Maßstab. Neben der Vielfalt an Standard-Ultraschallgeräten entwickelt und fertigt Hielscher auch kundenspezifische Systeme.