Was ist ein Ultraschallzerstäuber?

Ein Ultraschallzerstäuber ist ein Gerät, das einen normalen Flüssigkeitsstrahl in einen sehr feinen Nebel umwandelt. Es besteht aus einem Generator und einer Sonde. Der Generator erzeugt Schwingungen und fokussiert diese an der Spitze der Sonde. Während die Flüssigkeit durch die Sonde fließt, zerfällt sie in feine Partikel. Der Ultraschallzerstäuber wird häufig in Fertigungsanwendungen eingesetzt, beispielsweise zum Beschichten von Stoffen, zum Hinzufügen von Feuchtigkeit zu einem Gasstrom und zum Einspritzen kleiner Flüssigkeitsmengen in einen Reaktor.

Der Ultraschallzerstäuber verfügt über ein Netzteil, das niederfrequente elektrische Energie in hochfrequente elektrische Energie umwandelt. Diese elektrische Energie wird dann von einem piezoelektrischen Wandler, der meist aus Keramik besteht, in mechanische Schwingungen umgewandelt. Die Vibration wird an den piezoelektrischen Wandler zurückgesendet, nachdem sie von der Sondenspitze abprallt. Dies erhöht die Kraft der Vibration und erzeugt eine Pumpwirkung, die die Flüssigkeit in Richtung der Mitte der Sonde zieht.

Flüssigkeit wird durch einen seitlichen Einlass in die Sonde gesaugt, normalerweise durch Schwerkraft oder eine Niederdruckpumpe. Es gibt unterschiedliche Sonden für unterschiedliche Anwendungen. Eine Sonde mit flacher Spitze kann beispielsweise Partikel an einem bestimmten Ort fokussieren. Eine Sonde mit breiter Dispersion verfügt über einen erweiterten Sprühbereich und eignet sich daher ideal für Beschichtungsanwendungen. Eine Radialsonde wird typischerweise zum Besprühen der Innenwände von Löchern verwendet.

Während sich die Flüssigkeit durch das Rohr bewegt, breitet sie sich aus und wird flach. Durch die Vibrationen wird die Flüssigkeit in einzelne Tröpfchen zerlegt. Die Größe des Tropfens hängt von der Frequenz der elektrischen Energie ab. Je höher die Frequenz der elektrischen Energie, desto stärker sind die vom piezoelektrischen Wandler erzeugten Vibrationen. Stärkere Vibrationen erzeugen kleinere Tröpfchen.

Wenn die Tröpfchen die Spitze der Sonde erreichen, werden sie versprüht. Die Durchflussrate des Sprays hängt von der Viskosität der Flüssigkeit und der Frequenz der elektrischen Energie ab. Je höher die Frequenz und die Viskosität, desto geringer ist die Durchflussrate.

Der Ultraschallzerstäuber bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden zur Zerkleinerung von Flüssigkeiten. Da der Ultraschallzerstäuber einen präzisen, gleichmäßigen Sprühnebel liefern kann, können Hersteller Rohstoffe effizient nutzen und die Umweltverschmutzung reduzieren. Der Schlauch ist in der Regel nicht verstopft und lässt sich leicht reinigen. Dies ermöglicht die Zerstäubung verschiedener Arten von Flüssigkeiten, ohne dass die Gefahr einer Kontamination oder Erosion der Sonde besteht. Allerdings sind Flüssigkeiten, die langkettige Polymere enthalten, aufgrund ihrer starken kohäsiven Eigenschaften schwer zu zerstäuben.

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