Распространенные проблемы с оборудованием для ультразвуковой обработки жидкостей

Что такое ультразвук?

Хотя звук является перцептивным ощущением, он не всегда слышим. Ультразвук буквально означает превосходящий звук; звук выше слышимого человеком спектра. Частота звука - это количество циклов звуковых волн в течение одной секунды. Частота измеряется в единицах, называемых Герц (Гц). Поскольку 18 кГц в секунду (18000 Гц/цикл) - это приблизительно верхний предел человеческого слуха, ультразвук относится к звуку (звуковым волнам), который превышает эту частоту. 20 кГц - самая эффективная частота для приложений обработки жидкостей.

В чем разница между ультразвуковым процессором и ультразвуковой ванной?

Из-за многих факторов интенсивность и мощность ультразвука внутри ванны низкие, зависят от положения и непостоянны. При использовании ультразвукового процессора, благодаря высокой интенсивности энергии, концентрации и возможности регулировки в верхней части инструмента, скорость обработки значительно увеличивается, а повторяемость высокая.

20КГц или 40КГц?

40 кГц обычно используется для ультразвуковой очистки и распыления, так как размер капли на этой частоте составляет половину размера капли, генерируемой на частоте 20 кГц. Однако частота, выбранная для большинства применений ультразвуковой обработки жидкостей, составляет 20 кГц, так как амплитуда в верхней части инструмента и возникающая кавитация более эффективны для обработки жидкостей. 40 кГц может быть эффективным для небольших партий и некоторых применений с более короткой продолжительностью.

 

 

Существуют ли какие-либо ограничения при ультразвуковой обработке?

Да - вязкость, температура и свойства жидкости. По мере увеличения вязкости материала его способность передавать вибрации уменьшается. Обычно максимальная вязкость, которая может эффективно обрабатывать материалы, составляет 4000 сП. Для стандартных систем фактический верхний предел температуры составляет приблизительно 65 градусов C. Твердые головки инструментов можно использовать для водных растворов и жидкостей с низким поверхностным натяжением (например, растворителей), но со сменными головками инструментов они используются только для водных образцов.

Какой инструмент мне следует использовать?

Устройства мощностью 500 и 800 Вт являются наиболее универсальными, поскольку они могут обрабатывать как большие, так и малые объемы — от 250 мкл для микронаконечника до 1 литра для зонда диаметром 1 дюйм (25 мм). Кроме того, при использовании в сочетании с бассейнами с непрерывным потоком они могут обрабатывать много литров в час поверх потока. Если объем вашего образца очень мал, лучшим выбором может быть устройство мощностью 500 Вт. Устройства мощностью 1500 или 2500 Вт рекомендуются для крупномасштабных и промышленных применений.

Сменная или прочная головка инструмента?

Сменная головка инструмента имеет резьбовой конец, который можно открутить и заменить, когда головка инструмента изношена. Сменная головка инструмента используется только для образцов, содержащих воду. Если вы проводите ультразвуковую обработку раствора, содержащего органические растворители, спирт или любую жидкость с низким поверхностным натяжением, жидкость просочится внутрь резьбовой головки инструмента (независимо от того, насколько плотно соединение). Как только жидкость попадет в головку инструмента, она ослабнет и заставит систему отображать ошибку перегрузки. Если для применения требуются растворители или жидкости с низким поверхностным натяжением, необходимо использовать твердые зонды. Твердые зонды можно использовать для любого типа жидкости. Обратите внимание, что все микроподсказки являются твердыми. Только зонды диаметром ½" или больше могут иметь сменные головки инструментов.

Какая головка инструмента лучше всего подходит для моей области применения?

Чем больше диаметр головки инструмента и чем выше амплитуда, тем больший объем можно обработать. Для установки в меньший контейнер требуется меньшая головка инструмента.

Насколько глубоко следует вставлять головку инструмента?

Если глубина погружения головки инструмента недостаточна, образец будет пузыриться. Если головка инструмента погружена слишком глубоко, образец не сможет эффективно циркулировать. Установка слишком высокой амплитуды также может вызвать пенообразование. Все описанные ситуации могут привести к увеличению времени обработки и плохим результатам. Отрегулируйте глубину погружения головки инструмента, чтобы избежать разбрызгивания и пенообразования, при этом поддерживая интенсивное перемешивание образца.

 

 

Можно ли изготавливать зонды любой длины?

Нет, это невозможно. Головка инструмента резонирует на определенной частоте (половина длины волны или кратные половине длины волны). Головка инструмента 20 кГц имеет длину около 5 дюймов (127 миллиметров) и может удлиняться с шагом 5 дюймов (127 миллиметров).

Отображение мощности и настройка амплитуды?

Мощность — это мера электрической энергии, передаваемой преобразователю. Она измеряется в ваттах и ​​отображается на экране ультразвукового прибора. В преобразователе электрическая энергия преобразуется в механическую. Это достигается путем возбуждения пьезоэлектрических кристаллов для продольного перемещения внутри преобразователя. Это преобразование электрической энергии в механическую вызывает движение через головку инструмента, в результате чего верхняя часть перемещается вверх и вниз.

Расстояние, пройденное вверх и вниз за одно движение, называется амплитудой. Амплитуда регулируется. Каждая головка инструмента имеет максимальное значение амплитуды. Например, при установке на 100% ½" В диаметре головка инструмента достигнет приблизительно 115 μ Амплитуда м. При установке на 50% амплитуда составляет приблизительно 57 μ M. Обратите внимание, что это значение является приблизительным, а не полностью линейным.

Между амплитудой и интенсивностью существует прямая связь. Если вы работаете в условиях низкой амплитуды, вы обеспечите низкоинтенсивную ультразвуковую обработку. Если вы работаете в условиях высокой амплитуды, вы получите высокоинтенсивную ультразвуковую обработку. Для воспроизведения результатов необходимо, чтобы настройка амплитуды, температура, вязкость и объем образца были последовательными. При попытке воспроизвести результаты ультразвуковой обработки наиболее критическим фактором является амплитуда, а не мощность.

Между мощностью и амплитудой/интенсивностью существует переменная связь. Например, по сравнению с липкими образцами, такими как мед, ультразвуковая обработка воды при настройке 50% требует меньше мощности. Для этих двух образцов амплитуда/интенсивность одинакова, но мощность/ваттность будут разными, поскольку вязкие образцы требуют больше ватт для приведения в действие головки инструмента. Липкие образцы будут накладывать более тяжелые нагрузки на пары инструментов, поэтому их системы должны работать активнее, чтобы вибрировать вверх и вниз с той же интенсивностью. Небольшие колебания отображения мощности во время ультразвуковой обработки являются нормальными.