Ultrahangos lebegés és ipari alkalmazásai
Az ultrahangos / akusztikus lebegtetés iparilag bevált lehetőség a könnyű érzékeny anyagok érintésmentes csapágyazására, valamint az érintésmentes mintakezelésre. Tudjon meg többet az ultrahangos lebegésről és annak alkalmazásáról az iparban és a tudományban!
Az ultrahangos lebegés alkalmazásai
Az akusztikus lebegtetés tudományosan bizonyított és iparilag elfogadott módszer az érintésmentes anyagmozgatáshoz és a minta pozicionálásához. Az ultrahangos lebegést, mint érintésmentes kezelési módszert használják a felületre érzékeny és törékeny munkadarabok, például ostyák, mikrochipek vagy vékony üveglapok mechanikai hatás nélküli kezelésére. Az anyagok és minták érintésmentes kezelése miatt az ultrahangos lebegést ipari, tudományos és analitikai alkalmazásokban valósították meg.
Az iparban az ultrahangos lebegést megbízható módszerként használják a mikrochipek és más kis, finom tárgyak érintésmentes, tartály nélküli feldolgozására, amelyek hajlamosak a könnyű fizikai érintkezés károsodására. Egy másik alkalmazási terület a nagyon nagy tisztaságú anyagok vagy kémiai reagensek kezelése, amelyeket egy tartály befolyásolna.
Polipropilén gömbök lebegési pozíciói egytengelyes akusztikus lebegőben. Levitator / sonotrode a tetején, reflektor alul (b) H1 = 7,45 mm; d) H3 = 21,55 mm
(tanulmány és képek: © Andrade et al. 2018)
- fizikai erőkre érzékeny tárgyak (pl. mikrochipek)
- nem vezető anyagok
- nagy tisztaságú anyagok
- kémiai reagensek
- biológiai, analitikai minták
- fehérjék krisztallográfiához
Az ultrahangos lebegés működési elve
Az akusztikus levitáció az ultrahanghullámok folyadékra, általában gázra (pl. Levegőre) történő alkalmazását írja le. Amikor az ultrahanghullám áthalad a gázon, a hanghullám ellensúlyozza a gravitációs erőt – Ennek eredményeként az objektumok támogatatlanul lebeghetnek a levegőben. A szabadon lebegő tárgy hanghullámban kifejtett hatása megköveteli az állóhullám jelenségét. Állóhullám akkor keletkezik, amikor két azonos hullám, amelyek ellentétes irányból érkeznek, egymásra helyezkednek el. Ezért egy akusztikus lebegési beállításban ultrahangos átalakítót használnak hosszirányú nyomáshullámok létrehozására, és a másik oldalon lévő reflektor tükrözi a hullámokat, így a mindkét oldalról érkező azonos hullám átfedheti és állóhullámokat képezhet.
Egy kis merev gömb akusztikus lebegése a jelátalakító/lebegő és a reflektor között létrehozott sík állóhullám nyomáscsomóján.
(tanulmány és képek: © Andrade et al. 2018)
Csomópontok és antinódok: Az intenzív ultrahang hosszirányú nyomáshulláma lehetővé teszi, hogy érintkezés nélkül lebegjen a levegőben. Az ilyen álló ultrahanghullámok meghatározott csomópontokkal rendelkeznek. A csomópont a minimális nyomás területe, míg az antiód a maximális nyomás területe. Az állóhullám csomópontjai az akusztikus lebegés középpontjában állnak.
Az ultrahangos lebegők úgy működnek, hogy az állóhullám-mezőt ultrahangos szonda (azaz sonotrode) fölé helyezik, és reflektort használnak.
Ultrahangos lebegtető berendezések
A Hielscher Ultrasonics hosszú távú és nagy tapasztalattal rendelkezik a kiváló minőségű, nagy teljesítményű ultrahangos berendezések tervezésében, gyártásában és forgalmazásában. Az akusztikus lebegéshez a Hielscher két standard típusú lebegőt kínál:
- UP100H – egy 30kHz-es, 100 W-os lebegő
- UP400ST – egy 24kHz-es, 400W-os lebegő
- UIP500hdt – egy 20kHz-es, 500W-os lebegő
Az ultrahangos processzor UP400St egy kompakt rendszer, ahol a jelátalakítót és a generátort robusztus házban kombinálják. Az 500 wattos nagy teljesítményű lebegő UIP500hdT külön jelátalakítóval és generátorral rendelkezik. IP64 minőségű jelátalakítójával, az UIP500hdT ideális az igényes környezetekben történő telepítéshez.
Az ultrahangos lebegtatók egyetlen egységként vagy párhuzamosan telepíthetők, és képesek nagy sebességű, nagy áteresztőképességű feldolgozó vonalakban működni.
Speciális követelményekhez a Hielscher Ultrasonics testreszabott és szabadalmaztatott lebegőket is tervez és gyárt.
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Irodalom / Hivatkozások
- Andrade, M.A.B.; Pérez, N.; Adamowski, J.C. (2018): Review of Progress in Acoustic Levitation. Brazilian Journal of Physics 48, 2018. 190–213.
- Junk, Malte (2019): Tropfenverdunstung im akustischen Levitator. Dissertation Universität Hamburg. Fachbereich Chemie der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Universität Hamburg 2019.
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.