Was ist ein Ultraschallzerstäuber?
Ein Ultraschallzerstäuber ist ein Gerät, das einen normalen Flüssigkeitsstrom in einen sehr feinen Nebel umwandelt. Es besteht aus einem Generator und einer Sonde. Der Generator erzeugt Vibrationen und fokussiert sie an der Spitze der Sonde. Wenn die Flüssigkeit durch die Sonde fließt, wird sie in feine Partikel umgewandelt. Der Ultraschallzerstäuber wird häufig in Fertigungsanwendungen eingesetzt, beispielsweise zum Beschichten von Geweben, zum Hinzufügen von Feuchtigkeit zu einem Gasstrom und zum Injizieren kleiner Mengen einer Flüssigkeit in einen Reaktor.
Der Ultraschallzerstäuber verfügt über eine Stromversorgung, die niederfrequente elektrische Energie in hochfrequente elektrische Energie umwandelt. Diese elektrische Energie wird dann von einem piezoelektrischen Wandler, der typischerweise aus Keramik besteht, in mechanische Schwingungen umgewandelt. Die Vibration wird an den piezoelektrischen Wandler zurückgesendet, nachdem sie von der Sondenspitze abprallt ist. Dies erhöht die Stärke der Vibration und erzeugt eine Pumpwirkung, die Flüssigkeit zum Zentrum der Sonde zieht.
Flüssigkeit wird durch einen seitlichen Einlass in die Sonde eingeleitet, normalerweise durch Schwerkraft oder eine Niederdruckpumpe. Es gibt verschiedene Sonden für verschiedene Anwendungen. Eine Sonde mit flacher Spitze kann beispielsweise Partikel an einer bestimmten Stelle fokussieren. Eine Breitdispersionssonde hat einen erweiterten Sprühbereich und ist daher ideal für Beschichtungsanwendungen. Eine Radialsonde wird normalerweise zum Sprühen der Innenwände von Bohrungen verwendet.
Wenn Flüssigkeit durch die Sonde fließt, breitet sie sich aus und wird flach. Die Vibrationen teilen die Flüssigkeit in einzelne Tröpfchen. Die Größe des Tropfens ist abhängig von der Frequenz der elektrischen Energie. Je höher die Frequenz der elektrischen Energie ist, desto stärker sind die vom piezoelektrischen Wandler erzeugten Schwingungen. Stärkere Vibrationen erzeugen kleinere Tröpfchen.
Wenn die Tröpfchen die Spitze der Sonde erreichen, werden sie herausgesprüht. Die Strömungsgeschwindigkeit des Sprays ist abhängig von der Viskosität der Flüssigkeit und der Frequenz der elektrischen Energie. Je höher die Frequenz und Viskosität ist, desto geringer ist die Durchflussrate.
Der Ultraschallzerstäuber weist gegenüber herkömmlichen Verfahren zum Auflösen von Flüssigkeiten mehrere Vorteile auf. Da der Ultraschallzerstäuber präzise ein gleichmäßiges Spray abgeben kann, können Hersteller Rohstoffe effizient einsetzen und die Umweltverschmutzung reduzieren. Die Sonde verstopft normalerweise nicht und ist leicht zu reinigen. Dies ermöglicht die Zerstäubung verschiedener Arten von Flüssigkeiten, ohne dass die Gefahr einer Kontamination oder Erosion der Sonde besteht. Flüssigkeiten, die langkettige Polymere enthalten, sind jedoch aufgrund ihrer starken Kohäsionseigenschaften schwer zu zerstäuben.