Hielscher Cascatrode – зонд для обработки ультразвуком с большой площадью поверхности

Hielscher Cascatrode™ – это сонотроды (ультразвуковые зонды) специальной конструкции для эффективной обработки ультразвуком при повышенных уровнях ультразвуковой мощности и низкой или средней интенсивности обработки ультразвуком – обычно ниже 60W/cm² и при амплитуде менее 60 микрон.

Компания Hielscher разработала Cascatrode™ для промышленной обработки. Cascatrode™ доступны для всех промышленных ультразвуковых процессоров – от UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) и UIP2000hdT (2kW) до самого мощного в мире ультразвукового устройства UIP16000 (16kW).

При разработке или испытании новых процессов обработки ультразвуком, таких как: эмульгирование, диспергирование, гомогенизация, разрушение клеток и экстракция, деагломерация, или дегазация, вы обнаружите, что определённые параметры обработки ультразвуком подходят для данного процесса лучше, чем другие.

Не изменяя выходную мощность, вы можете варьировать интенсивность обработки ультразвуком: либо сосредоточить выходную мощность на небольшой поверхности при высокой интенсивности (высокое значение W/cm²) или передать мощность в среду через большую площадь поверхности при более низкой интенсивности (низкое значение W/cm²). Интенсивность возрастает при увеличении амплитуды обработки ультразвуком, повышении давления жидкости или увеличении вязкости и снижается при повышении температуры. После того как вы определите оптимальную конфигурацию параметров для своего процесса, вам потребуется сохранять эту конфигурацию неизменной при масштабировании. При масштабировании не следует изменять амплитуду и давление обработки ультразвуком. Таким образом, вы сохраняете интенсивность обработки ультразвуком – то есть выходную ультразвуковую мощность на единицу площади поверхности (ватт/cm²) – постоянной. Следовательно, для передачи большей мощности при заданной интенсивности на поверхности необходима большая площадь поверхности сонотрода – это линейная зависимость.

Hielscher предлагает широкий ассортимент сонотродов (=зондов для обработки ультразвуком) для своих ультразвуковых устройств. Обычно сонотроды различаются диаметром наконечника для обеспечения различной площади поверхности наконечника. Вертикальные поверхности сонотрода обычно имеют пренебрежимо малое значение для передачи мощности, поскольку амплитуда их колебаний, направленных в жидкую среду, очень мала. Конструкция Cascatrode™ отличается тем, что она добавляет кольцеобразные горизонтальные поверхности к поверхности наконечника. Каждое кольцо расположено в одном из максимумов колебаний сонотрода. Благодаря этим кольцам можно значительно увеличить колеблющуюся поверхность, передающую ультразвук в обрабатываемую среду, что позволяет передавать в жидкость большую ультразвуковую мощность при заданной интенсивности на поверхности. Cascatrode™ позволяет передавать высокую ультразвуковую мощность при высоких амплитудах в обрабатываемую среду.

Hielscher Cascatrode™ доступны с различной длиной, диаметром и количеством колец – их конструкция рассчитана на соответствие интенсивности процесса и конкретному применению ультразвука. Поскольку они используются в процессах с высокой мощностью и большими объёмами обработки, Cascatrode™ преимущественно устанавливаются в системы непрерывной проточной обработки. Их можно адаптировать для использования с реакторами с проточными ячейками, обеспечивающими эффективную обработку в потоке в промышленном масштабе.