Běžné problémy s ultrazvukovým zařízením na úpravu kapalin

Co je ultrazvuk?

Ačkoli je zvuk vjemový vjem, není vždy slyšitelný. Ultrazvuk doslova znamená přesahující zvuk; Zvuk nad lidským slyšitelným spektrem. Frekvence zvuku je počet cyklů zvukových vln během jedné sekundy. Frekvence se měří v jednotkách nazývaných Hertz (Hz). Protože 18 kHz za sekundu (18 000 Hz/cyklus) je přibližně horní hranicí lidského sluchu, označuje ultrazvuk zvuk (zvukové vlny), který tuto frekvenci překračuje. 20 kHz je nejúčinnější frekvence pro aplikace zpracování kapalin.

Jaký je rozdíl mezi ultrazvukovým procesorem a ultrazvukovou lázní?

Vlivem mnoha faktorů je intenzita a výkon ultrazvuku uvnitř lázně nízká, závislá na poloze a nekonzistentní. Použitím ultrazvukového procesoru se díky vysoké energetické náročnosti, koncentraci a nastavitelnosti v horní části nástroje výrazně zrychlí rychlost zpracování a vysoká opakovatelnost.

20KHZ nebo 40KHZ?

40 kHz se běžně používá pro ultrazvukové čištění a atomizaci, protože velikost kapky při této frekvenci je poloviční než velikost kapky generované při 20 kHz. Frekvence zvolená pro většinu aplikací ultrazvukového zpracování kapalin je však 20 kHz, protože amplituda v horní části nástroje a výsledná kavitace jsou pro zpracování kapalin účinnější. 40 kHz může být efektivní pro malé dávky a některé aplikace s kratší dobou trvání.

 

 

Existují nějaká omezení pro ultrazvukové obrábění?

Ano - viskozita, teplota a vlastnosti kapaliny. S rostoucí viskozitou materiálu klesá jeho schopnost přenášet vibrace. Obvykle je maximální viskozita, která dokáže efektivně zpracovat materiály, 4000 cps. U standardních systémů je skutečný horní teplotní limit přibližně 65 °C. Pevné nástrojové hlavy lze použít pro vodné roztoky a kapaliny s nízkým povrchovým napětím (jako jsou rozpouštědla), ale s vyměnitelnými nástrojovými hlavami se používají pouze pro vodné vzorky.

Jaký druh nástroje bych měl použít?

Zařízení s výkonem 500 a 800 W jsou nejuniverzálnější, protože zvládnou velké i malé objemy – malé jako 250 μl mikrošpička, až 1 litr 1" (25mm) sondy. Navíc při použití ve spojení s kontinuálním průtokem bazény, mohou zpracovat mnoho litrů za hodinu nad průtokem Pokud je váš objem vzorku velmi malý, 500W zařízení může být nejlepší volbou pro velké a průmyslové aplikace.

Vyměnitelná nebo robustní nástrojová hlava?

Vyměnitelná nástrojová hlava má závitový konec, který lze při opotřebení nástrojové hlavy odšroubovat a vyměnit. Náhradní nástrojová hlava se používá pouze pro vzorky obsahující vodu. Pokud provádíte ošetření ultrazvukem na roztoku obsahujícím organická rozpouštědla, alkohol nebo jakoukoli kapalinu s nízkým povrchovým napětím, kapalina prosákne do vnitřku závitové nástrojové hlavy (bez ohledu na to, jak těsné je spojení). Jakmile se kapalina dostane do hlavy nástroje, uvolní se a způsobí, že systém zobrazí chybu přetížení. Pokud aplikace vyžaduje rozpouštědla nebo kapaliny s nízkým povrchovým napětím, musí být použity pevné sondy. Pevné sondy lze použít pro jakýkoli typ kapaliny. Upozorňujeme, že všechny mikrovýzvy jsou pevné. Pouze ½" sondy s průměrem nebo větším mohou mít vyměnitelné nástrojové hlavy.

Která nástrojová hlava je pro moji aplikaci nejvhodnější?

Čím větší je průměr nástrojové hlavy a čím vyšší je amplituda, tím větší objem lze zpracovat. Pro umístění do menší nádoby je zapotřebí menší nástrojová hlava.

Jak hluboko by měla být hlava nástroje zasunuta?

Pokud hloubka ponoru nástrojové hlavy není dostatečná, vzorek bude bublat. Pokud je hlava nástroje ponořena příliš hluboko, vzorek nebude moci účinně cirkulovat. Nastavení příliš vysoké amplitudy může také způsobit pěnění. Všechny popsané situace mohou vést k prodloužení doby zpracování a špatným výsledkům. Upravte hloubku hlavy nástroje tak, aby nedošlo k rozstřikování a pěnění, a přitom stále docházelo k intenzivnímu míchání vzorku.

 

 

Lze sondy vyrobit na libovolnou délku?

Ne, to není možné. Nástrojová hlava rezonuje na určité frekvenci (poloviční vlnová délka nebo násobky poloviční vlnové délky). Nástrojová hlava 20 kHz je přibližně 5 palců (127 milimetrů) dlouhá a lze ji vysunout v krocích po 5 palcích (127 milimetrů).

Zobrazení výkonu a nastavení amplitudy?

Výkon je mírou elektrické energie přenášené do převodníku. Měří se ve wattech a zobrazuje se na obrazovce ultrazvukového přístroje. V převodníku se elektrická energie přeměňuje na mechanickou energii. Dosahuje toho vybuzením piezoelektrických krystalů, aby se podélně pohybovaly uvnitř měniče. Tato přeměna elektrické energie na mechanickou způsobuje pohyb skrz nástrojovou hlavu, což má za následek pohyb horní a dolní části nástroje.

Vzdálenost ujetá nahoru a dolů při jednom pohybu se nazývá amplituda. Amplituda je nastavitelná. Každá nástrojová hlava má maximální hodnotu amplitudy. Například při nastavení na 100 % ½" v nástrojové hlavě s průměrem dosáhne nástrojová hlava přibližně 115 μ Amplitudu m. Při nastavení na 50 % je amplituda přibližně 57 μ M. Upozorňujeme, že tato hodnota je přibližná spíše než zcela lineární.

Mezi amplitudou a intenzitou existuje přímý vztah. Pokud pracujete v nastavení s nízkou amplitudou, poskytnete ultrazvukovou léčbu nízké intenzity. Pokud pracujete s nastavením vysoké amplitudy, dostanete vysoce intenzivní ultrazvukové ošetření. Aby bylo možné reprodukovat výsledky, musí být nastavení amplitudy, teplota, viskozita a objem vzorku konzistentní. Při pokusu o reprodukci výsledků ultrazvukového ošetření je nejkritičtějším faktorem amplituda spíše než výkon.

Mezi výkonem a amplitudou/intenzitou existuje proměnlivý vztah. Například ve srovnání s lepkavými vzorky, jako je med, vyžaduje ultrazvuková úprava vody při nastavení 50 % méně energie. Pro tyto dva vzorky je amplituda/intenzita stejná, ale výkon/výkon se bude lišit, protože viskózní vzorky vyžadují více wattů k pohonu nástrojové hlavy. Lepivé vzorky způsobí větší zátěž na páry nástrojů, takže jejich systémy musí pracovat více, aby vibrovaly nahoru a dolů se stejnou intenzitou. Malé kolísání zobrazení výkonu během ultrazvukového ošetření je normální.