Ultraschallsonotroden, Durchflusszellen und Zubehör

Hielscher Ultrasonics bietet Ihnen ein breites Sortiment an Ultraschallzubehör für die direkte und indirekte Beschallung – von kleinen Laborproben bis hin zur kommerziellen Produktion im vollen Maßstab. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über unsere Sonotroden, Durchflussreaktoren und Zubehörteile für die direkte und indirekte Beschallung.

Sonotroden

Ultraschallsonotroden werden auch als Ultraschallspitzen, -sonden, -hörner, -stäbe oder -finger bezeichnet. Hielscher bietet Ultraschallsonotroden aus Titan, Glas und Keramik in vielen Größen (Durchmessern), um sie optimal an Ihre Prozessbedingungen anzupassen (z.B. Prozessintensität, hohe Temperaturen, pharmazeutische Qualität usw.).

Wählen Sie die richtige Sonotrodengröße: Der Durchmesser einer Sonotrode steht in Zusammenhang mit dem Flüssigkeitsvolumen und der Verarbeitungsintensität. Bei Verwendung einer Sonotrode mit kleinerer Oberfläche (kleinerem Durchmesser) wird die Ultraschallleistung stärker fokussiert und damit intensiver eingetragen, was zu einer hohen Amplitude führt. Bei Sonotroden mit größerer Oberfläche wird die Ultraschallenergie hingegen bei einer geringeren Amplitude über eine größere Fläche übertragen. Größere Sonotrodendurchmesser werden zur Verarbeitung größerer Volumina eingesetzt, bieten jedoch eine geringere Intensität.

Mit zusätzlich erhältlichen Boostern lässt sich die Ultraschallabgabe an Sonotroden für Tisch- und Industriegeräte erhöhen oder verringern. Hielscher bietet verschiedene Boostergrößen, die die Einstellmöglichkeiten Ihres Ultraschallprozessors erweitern.

Für Ultraschall-Laborgeräte

Für Ultraschall-Laborgeräte von Hielscher steht ein breites Sortiment an Ultraschallsonotroden, Durchflusszellen, Reaktoren und Zubehör zur Verfügung. Neben den zahlreichen Sonotrodengeräten mit unterschiedlichen Ultraschallleistungen ist der Ultraschallprozessor UP200St eine besonders vielseitige Basiseinheit. Durch den Anschluss von Zubehör wie dem VialTweeter oder dem TD_CupHorn lässt er sich von einem herkömmlichen Sonotrodengerät für die leistungsstarke direkte Beschallung in ein zuverlässiges Werkzeug für die intensive indirekte Beschallung verwandeln.

Ultraschallsonotroden, Durchflusszellen und Zubehör machen Ultraschallgeräte von Hielscher zu vielseitigen Homogenisatoren

Für Ultraschall-Tischgeräte und industrielle Ultraschallgeräte

Für die Ultraschallverarbeitung größerer Volumina im Technikums- und Industriemaßstab sind die industriellen Ultraschallgeräte mit 500W bis 16kW mit sogenannten Blocksonotroden und Cascatrodes™ ausgestattet. Blocksonotroden zeichnen sich durch eine einzelne horizontale Oberfläche aus, die die Schwingung in die Flüssigkeit überträgt. Cascatrodes™ sind Ringsonotroden mit mehreren Ringen, die eine vergrößerte horizontale Oberfläche bereitstellen, über die die Ultraschallschwingung in die Flüssigkeit übertragen wird.
Bei Ultraschall-Tischgeräten und industriellen Ultraschallgeräten lässt sich die über die Sonotrode abgegebene Ultraschallenergie durch den Einsatz eines Boosters erhöhen oder verringern. Die Booster können die Amplitude verstärken oder reduzieren und sind damit ein wichtiges Werkzeug, um Ultraschallamplitude und -intensität an die Prozessanforderungen anzupassen.

Ultraschall-Blocksonotroden

Ultraschall-Durchflusszellen

Ultraschall-Durchflussreaktorkammern sind sowohl für Ultraschall-Laborgeräte als auch für industrielle Ultraschallgeräte erhältlich.
Ein Ultraschallreaktor ermöglicht die Beschallung des Mediums in einem geschlossenen System – entweder im Durchflussbetrieb (einmaliger Durchlauf oder Rezirkulation) oder zur Beschallung in einer geschlossenen Kammer.
Ein Ultraschall-Durchflusssystem ist erforderlich, wenn größere Volumenströme und/oder Materialien mit höherer Viskosität beschallt werden. Ein kontinuierliches Durchflusssystem bietet gegenüber der chargenweisen Verarbeitung mehrere Vorteile:
 

1. Durch die Inline-Verarbeitung mittels Ultraschall steigen die

   • Verarbeitungsqualität und
   • Verarbeitungskapazität
   • deutlich, da das gesamte Material durch die Kammer in die Kavitationszone geleitet wird. Dies führt zu einer homogenen Verarbeitung der Flüssigkeit mit Ergebnissen von höchster Qualität.

2. Die kontinuierliche Ultraschallbehandlung führt zu einer sehr hohen

   • Gleichmäßigkeit der Verarbeitung
   • da das gesamte Material die Kavitationszone in der Reaktorkammer durchläuft

3. Durch die Anpassung des Volumenstroms und damit der Verweilzeit des Materials im „Hotspot“ der Kavitation lässt sich die

   • Temperatur
   • regeln und konstant halten. Durchflusszellen mit Kühlmantel und der optionale Einbau eines Wärmetauschers helfen, die erforderliche Temperatur aufrechtzuerhalten.

4. Der Beschallungsprozess in einem geschlossenen System gewährleistet

   • Sicherheit
   • z.B. beim Umgang mit gefährlichen Materialien (etwa flüchtigen, biologisch gefährlichen, infektiösen oder pathogenen Proben)

Durch die Beschallung in einem Durchflussreaktor lassen sich hochviskose Flüssigkeiten (bis zu 250.000cP) problemlos verarbeiten. Durchflusszellenreaktoren von Hielscher bestehen aus Edelstahl oder Glas und sind zur Regelung der Prozesstemperatur mit einem Kühlmantel ausgestattet. Alle Durchflusszellenkammern können mit Druck beaufschlagt werden. Die industriellen Ultraschallprozessoren von Hielscher können Flüssigkeiten mit hoher Viskosität problemlos verarbeiten (z.B. Erdnussbutter, Honig, Rohöl, Zementleim). Verschiedene Reaktorgrößen (Volumina) und Geometrien stehen zur Verfügung, um spezifische Prozessanforderungen zu erfüllen.

Ultraschallreaktor UIP2000hdT für höchste Prozesseffizienz

Direkte und indirekte Beschallung im Vergleich

Direkte Beschallung: Direkte Beschallung bedeutet, dass der Ultraschall unmittelbar in die zu verarbeitende Flüssigkeit eingekoppelt wird. Für die direkte Beschallung werden Sonotrodengeräte eingesetzt, bei denen ein Ultraschallhorn bzw. eine Sonotrode in das Medium eingetaucht wird. Die Energie wird über die Sonotrode mit hoher Intensität direkt in die Probe übertragen, sodass die Probe intensiv und schnell verarbeitet wird.
Indirekte Beschallung: Der Begriff der indirekten Beschallung beschreibt die Einkopplung der Ultraschallwellen über ein Ultraschallbad durch die Wand des Probenröhrchens in die Probenflüssigkeit. Da die Ultraschallwellen das Wasserbad und die Gefäßwand durchlaufen müssen, ist die letztlich in die Probenflüssigkeit eingekoppelte Ultraschallintensität recht gering. Darüber hinaus liefert ein herkömmliches Ultraschallbad oder Ultraschallreinigungsbecken eine sehr geringe Ultraschallleistung mit einem im gesamten Becken räumlich sehr ungleichmäßigen und zeitlich instabilen Ultraschall-Hotspot. Der Hielscher VialTweeter und der CupHorn sind Zubehörteile für die indirekte Beschallung, die stark fokussierte Ultraschallenergie für eine intensive indirekte Beschallung bereitstellen.

Indirekte Beschallung

Bei der indirekten Beschallung wird die Ultraschallenergie durch die Wand des Probenröhrchens oder Becherglases in das Medium übertragen. Durch die indirekte Ultraschallbehandlung lassen sich Kreuzkontamination, Aerosolbildung und Schaumbildung in der Probe vermeiden. Damit ist sie eine ideale Technik zur Beschallung pathogener oder steriler Proben. Der VialTweeter von Hielscher und der CupHorn sind zuverlässige Werkzeuge für eine intensive indirekte Beschallung.

VialTweeter

Der VialTweeter ist eine spezielle Blocksonotrode für die gleichzeitige indirekte Beschallung von bis zu 10 Probengefäßen. Angetrieben vom leistungsstarken 200W-Ultraschallgerät UP200St koppelt der VialTweeter bis zu 10 Watt in jedes Probengefäß ein. Die zusätzlich anbringbare Klemme VialPress ermöglicht es, größere Probengefäße an die Vorderseite zu drücken. Dadurch können bis zu 5 größere Probengefäße gleichzeitig indirekt beschallt werden.
Erfahren Sie mehr über den VialTweeter!

CupHorn

Ein Ultraschall-CupHorn wie der UP200St-TD_CupHorn kann für die direkte und indirekte Beschallung eingesetzt werden. Das Funktionsprinzip eines CupHorn lässt sich mit dem eines Ultraschallbads oder Reinigungsbeckens vergleichen, jedoch mit einer wesentlich intensiveren Ultraschallenergie. Der CupHorn fungiert als Sonotrode, die Ultraschallwellen in die Probe überträgt. Wenn der CupHorn mit der Probe gefüllt ist, wird die Ultraschallenergie direkt in das Probenmedium übertragen. Alternativ kann der CupHorn mit Wasser gefüllt werden, und die Probenröhrchen werden zur indirekten Beschallung in das Wasserbad gestellt. In beiden Fällen sorgt der UP200St-TD_CupHorn – angetrieben von einem 200-Watt-Ultraschallprozessor – für eine leistungsstarke und zuverlässige Beschallung. Erfahren Sie mehr über den Ultraschall-CupHorn!

Ultraschall-CupHorn TD_CupHorn für intensive Beschallung

Kundenspezifisches Zubehör

Wir fertigen auch kundenspezifisches Zubehör. Dazu gehören spezielle Sonotroden oder Durchflusszellen. Beschreiben Sie Ihre besonderen Anforderungen gerne im Kommentarfeld des untenstehenden Formulars.