Ultrazvukové rohy alebo sondy sa široko používajú pre aplikácie spracovania rozmanitých kvapalín vrátane homogenizácie, rozptyľovania, mletia za mokra, emulgácie, extrakcie, rozpadu, rozpúšťania a preererňovania. Naučte sa základy o ultrazvukové rohy, ultrazvukové sondy a ich aplikácie.

Ultrazvukový Roh vs ultrazvuková sonda

Často sa termín ultrazvukový roh a sonda zamieňajú a odkazujú na ultrazvukovú tyč, ktorá prenáša ultrazvukové vlny do kvapaliny. Ďalšie pojmy, ktoré sa používajú pre ultrazvukové sondy sú akustické roh, sonotróda, akustické waveguide, alebo ultrazvukový prst. Technicky je však rozdiel medzi ultrazvukovým klaksónom a ultrazvukovou sondou.
Obaja, roh a sonda, sa vzťahujú na časti tzv sondy typu ultrazvukom. Ultrazvukový roh je kovová časť ultrazvukového prevodníka, ktorý sa vzrušuje piezoelektricky generované vibrácie. Ultrazvukový roh vibruje pri určitej frekvencii, napr. Titán je preferovaným materiálom pre výrobu ultrazvukových rohov vďaka svojim vynikajúcim akustickým prenosovým vlastnostiam, robustnej únavovej sile a tvrdosti povrchu.

Ultrazvuková sonda sa tiež nazýva sonotróda alebo ultrazvukový prst. Je to kovová tyč, najčastejšie vyrobená z titánu a so závitom na ultrazvukový roh. Ultrazvuková sonda je nevyhnutnou súčasťou ultrazvukového procesora, ktorý prenáša ultrazvukové vlny do ultrazvukového média. Ultrazvukové sondy / sonotródy sú v rôznych tvaroch (napr. kužeľové, sklopiť, zúžený, alebo ako Cascatrode) k dispozícii. Zatiaľ čo titán je najčastejšie používaný materiál pre ultrazvukové sondy, tam sú tiež sonotróda vyrobené z nerezovej ocele, keramiky, skla a ďalších dostupných materiálov.

Vzhľadom k tomu, ultrazvukový roh a sonda sú pod neustálou kompresiou alebo napätím počas ultrazvukom, výber materiálu roh a sonda sú rozhodujúce. Vysokokvalitná zliatina titánu (stupeň 5) sa považuje za najspoľahlivejší, trvanlivý a najefektívnejší kov, ktorý odoláva namáhaniu, dlhodobo udržiava vysoké amplitúdy a prenáša akustické a mechanické vlastnosti.

Vysokovýkonné ultrasonicators väčšinou pracujú vo frekvenčnom rozsahu 20-30kHz. Pri frekvencii 20 kHz je ultrazvuková sonda typicky polovicou vlnovej dĺžky dlhej rezonančné tyče, ktorá sa neustále rozširuje a kontrakcie 20 000-krát za sekundu. Expanzné a kontrakcie pohyby sa prenášajú ako vysokovýslužný ultrazvuk do procesného média, t. j. tekutiny alebo kalu, aby sa splnili aplikácie, ako sú

• ultrazvukové vysoko strihové miešanie
• ultrazvukové mokré frézovanie
• ultrazvuková disperzia nanočercov
• Ultrazvuková Nanoemulgačná
• Ultrazvuková extrakcia
• Ultrazvukový dezintegrácia
• ultrazvukové bunky narušenie a lysis
• ultrazvukové odplynenie a oderu
• sono-chémia (sono-syntéza, sono-katalýza)

Ako funguje Power Ultrazvuk? – Pracovný princíp akustickej kavitácie

Pre vysokovýkonné ultrazvukové aplikácie, ako je homogenizácia, zmenšenie veľkosti častíc, rozpad alebo nano-disperzie, high-intenzita, low-frekvencia ultrazvuku je generovaný ultrazvukový prevodník a prenášaný cez ultrazvukový roh a sonda (sonotróda) do kvapaliny. High-výkon ultrazvuk je považovaný za ultrazvuk v rozmedzí 16-30kHz. Ultrazvuková sonda expanduje a uzatvára zmluvy napr. Keď ultrazvukové vlny prechádzajú kvapalinou, striedajúce sa vysokotlakové (kompresné) / nízkotlakové (rarefaction / expansion) cykly vytvárajú minútové dutiny (vákuové bubliny), ktoré rastú počas niekoľkých tlakových cyklov. Počas kompresnej fázy kvapaliny a bublín je tlak pozitívny, zatiaľ čo fáza vzácnych faktov vytvára vákuum (podtlak.) Počas cyklov kompresnej expanzie dutiny v kvapaline rastú, až kým nedosiahnu veľkosť, pri ktorej nemôžu absorbovať ďalšiu energiu. V tomto bode, oni implode násilne. Implózia týchto dutín má za následok rôzne vysoko energetické účinky, ktoré sú známe ako fenomén akustickej / ultrazvukovej kavitácie. Akustická kavitácia sa vyznačuje rozmanitými vysoko energetickými efektmi, ktoré ovplyvňujú kvapaliny, pevné/kvapalné systémy, ako aj plynové/kvapalné systémy. Energeticky hustá zóna alebo kavitačná zóna je známa ako takzvaná zóna s horúcim miestom, ktorá je najviac energeticky hustá v tesnej blízkosti ultrazvukovej sondy a klesá so zvyšujúcou sa vzdialenosťou od sonotródy. Medzi hlavné charakteristiky ultrazvukovej kavitácie patria lokálne sa vyskytujúce veľmi vysoké teploty a tlaky a príslušné diferenciály, turbulencie a prúdenie kvapalín. Počas implózie ultrazvukových dutín v ultrazvukových horúcich miestach sa môžu merať teploty až do 5000 Kelvin, tlaky až do 200 atmosfér a kvapalné trysky s rýchlosťou až 1000 km/h. Tieto vynikajúce energeticky intenzívne podmienky prispievajú k sonomechanickým a sonochemickým účinkom, ktoré rôznymi spôsobmi zintenzívňujú procesy a chemické reakcie.
Hlavný vplyv ultrazvukom na kvapaliny a kaly sú nasledovné:

• Vysoký strih: Ultrazvukové vysokošapané sily narušujú kvapaliny a systémy pevné z kvapalín, čo spôsobuje intenzívny nepokoj, homogenizáciu a prenos hmoty.
• Vplyv: Kvapalné trysky a streaming generované ultrazvukovou kavitáciou urýchľujú tuhé látky v kvapalinách, čo vedie následne k medziparlaárnej kolízii. Keď sa častice zrazia pri veľmi vysokých rýchlostiach, erodujú, rozbijú sa a jemne sa rozomletú a rozptýlia, často až na nano-veľkosť. V prípade biologických látok, ako sú rastlinné materiály, vysoko rýchlostné kvapalné trysky a striedavé tlakové cykly narúšajú bunkové steny a uvoľňujú intracelulárny materiál. Výsledkom je vysoko účinná extrakcia bioaktívnych zlúčenín a homogénne miešanie biologických látok.
• Agitácia: Ultrazvukom spôsobuje intenzívne turbulencie, strihové sily a mikro-pohyb v kvapaline alebo suspenzii. Ultrazvukom sa tak vždy zintenzívňuje prenos hmoty a urýchľuje tým reakcie a procesy.

Ultrazvukové homogenizátory a vysoko strihacie miešačky sa používajú takmer v akomkoľvek spracovateľstve, ktoré pracuje s kvapalinami alebo suspenziou. Intenzívne ultrazvukové kavitačné sily vytvárajú intenzívny nepokoj, strih, zlomenie častíc a hromadný prenos. Tým sa spustia kvapaliny homogenizované, rozptýlené, emulgované, extrahované, rozpustené a/alebo chemické reakcie. Celkovo možno povedať, ultrazvukom je proces zintenzívňujúci metódu, ktorá zvyšuje výnos, zlepšuje konverzné pomery a robí procesy efektívnejšie.
Bežné ultrazvukové aplikácie v priemysle sú rozložené v mnohých odvetviach potravín & pharma, jemná chémia, energetika & petrochémia, recyklácia, biorafinérie atď.

• ultrazvuková syntéza bionafty
• ultrazvuková homogenizácia ovocných štiav
• ultrazvuková výroba očkovacích látok
• ultrazvukové Li-ion batérie recyklácie
• ultrazvuková syntéza nano-materiálov
• Ultrazvukový formulácia liečiv
• ultrazvuková nanoemonimifikácia CBD
• ultrazvuková extrakcia rastlinných rastlinných
• príprava ultrazvukových vzoriek v laboratóriách
• ultrazvukové odplyňovanie kvapalín
• ultrazvukové odsírenie surovej
• a mnoho ďalších ...

Ultrazvukové rohy a sondy pre vysokovýkonné aplikácie

Hielscher Ultrazvukom je dlho-time skúsenosti výrobcu a distribútora high-výkon ultrasonicators, ktoré sú celosvetovo používané pre heavy-duty aplikácie v mnohých odvetviach.
S ultrazvukové procesory vo všetkých veľkostiach od 50 wattov do 16kW na zariadenie, sondy v rôznych veľkostiach a tvaroch, ultrazvukové reaktory s rôznymi objemami a geometrie, Hielscher Ultrazvukom má správne vybavenie pre konfiguráciu ideálne ultrazvukové nastavenie pre vašu aplikáciu.
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov: