Ultraschallvernebler 2017-04-24T10:40:49+00:00

Ultraschallvernebler – Anwendungen, Grenzen und Alternativen

Ultraschallvernebler, auch Ultraschall-Zerstäuber genannt, zählen streng genommen zu den mechanischen Zerstäubern. Sie stellen eine, man kann sagen, etwas exotische Art der Zerstäubungstechnik dar und kommen üblicherweise nur für spezielle Anwendungen zum Einsatz.  Auch bei diesem Zerstäubertyp wird der zu zerstäubenden Flüssigkeit unmittelbar Energie zugeführt. Ein nennenswerter Differenzdruck für die Flüssigkeit oder ein zusätzliches Druckgas ist für den eigentlichen Zerstäubungsvorgang also nicht erforderlich. 

Ein in der Regel sehr dünner Flüssigkeitsfilm wird auf einem Schwinger ausgebreitet. Dieser Schwinger erzeugt elektro-piezotische Schwingungen. Dabei entsteht ein schachbrettartiges Muster von Flüssigkeitstälern und Bergen in dem Flüssigkeitsfilm. Bei hinreichend hoher Schwingungsintensität schnüren sich einzelne Tropfen aus den Bergen ab. Der häufigste Tropfendurchmesser xh im Spray eines Ultraschall-Verneblers kann folgendermaßen abgeschätzt werden.

Häufigste Tropfengröße am Ultraschallvernebler.σ bezeichnet die Oberflächenspannung der zu zerstäubenden Flüssigkeit, ρ deren Dichte. fa bezeichnet die Anregungsfrequenz.

 

Mindestamplitude am Ultraschallvernebler, um das Abschnüren von Tropfen zu realisieren.Damit überhaupt das Verneblen von Flüssigkeiten an Ultraschallverneblern einsetzen kann, ist eine Nebeleinsatzamplitude erforderlich, welche erreicht beziehungsweise überschritten werden muss. Erst wenn der Betrag für diese Nebeleinsatzamplitude Amin erreicht beziehungsweise überschritten wird, setzt die Tropfenbildung ein. 

Einsatzgebiete der Ultraschallvernebler

Typische Einsatzgebiete der Ultraschallvernebler sind die Luftbefeuchtung, die Warenbefeuchtung oder das Be- und Entgasen von Flüssigkeiten. Ebenfalls sind diese Zerstäuber vereinzelt in der Medizintechnik anzutreffen. Die Atemluftbefeuchtung oder die Inhalationstechnologie sind hier typische Anwendungsbeispiele.

Interessant sind Ultraschallvernebler auch zum Zerstäuben flüssiger Metalle. Dieses aufgrund der Tatsache, dass die Viskosität von Schmelzen in der Regel niedrig sind, sie jedoch eine hohe Oberflächenspannung aufweisen. Problematisch ist in der Praxis, dass der Schwinger neben der mechanischen- zudem einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist. 

Bei dem Ultraschallvernebler sind Besonderheiten zu beachten.

Eine hohe Oberflächenspannung σ der Flüssigkeit ist für den Zerstäubungsprozess von Vorteil; im Gegensatz zur Zerstäubung mit Einstoff-Druckdüsen oder Zweistoff-Düsen. Metallschmelzen weisen wie bereits erwähnt üblicherweise eine hohe Oberflächenspannung σ auf, was somit das Vernebeln begünstigt. Niedrige Oberflächenspannungen hingegen führen oftmals zu Problemen. 

Nachteile und Grenzen der Ultraschallvernebler.

Zum einen sind die zu zerstäubenden Volumenströme relativ gering. Zum anderen reagieren Ultraschallvernebler sehr empfindlich auf den Anstieg der Flüssigkeitsviskosität. Die Tropfengeschwindigkeiten sind extrem gering. Das erhöht die Gefahr der Tropfenkoaleszenz. Hierunter versteht man das Zusammenfließen von Tropfen in einem Spray. Diese Tropfenkoaleszenz führt zu einer Vergröberung des Sprays.

Aus diesem Grund werden Ultraschall-Vernebler gelegentlich mit einem Trägerluftstrom überlagert. Dieser dient ausschließlich dem Transport der Tropfen. Kommerzielle und industriell verwendbare Ultraschall-Vernebler sind relativ teuer, benötigen eine aufwendige Regeltechnik und sind zudem nur sehr schwer zu beschaffen.

Häufig täuscht die visuelle und somit subjektive Beobachtung eines Sprays, welches von einem Ultraschall-Vernebler erzeugt wird, hinsichtlich der realen Tropfengrößen. So beispielsweise bei Raum-Befeuchtern, die vereinzelt im Low Cost Bereich zum Beispiel in verschiedenen Baumärkten angeboten werden. Das sichtbare Schweben der Tropfen im Nahbereich des Ultraschall-Verneblers suggeriert, dass es sich um extrem feine Tropfen handeln muss. Real ist dieser visuelle Effekt jedoch auf den sehr niedrigen Sprayimpuls zurück zu führen.

Für spezielle Anwendungen in der Verfahrenstechnik kommen dennoch vereinzelt Ultraschallvernebler in Betracht. Gerne beraten wir Sie in diesem Bereich und beschaffen Ihnen auf Ihrem Wunsch geeignete Ultraschall-Zerstäuber bei Anbietern aus dem asiatischen Markt oder aus den USA. 

Sonstige Sonderbauarten von Düsen und Zerstäubern.

Es existieren noch weitere Sonderbauarten von Zerstäubern, welche jedoch nur sehr vereinzelt in der praktischen Anwendung anzutreffen sind. Stellvertretend genannt seien elektrostatische Zerstäubungsverfahren, nicht zu Verwechseln mit dem elektrostatischen Führen von Tropfen, Tropfenprall-Phänomene sowie das pulsierte Abtropfen aus Kapillaren.

Selbstverständlich erhalten Sie auch eine umfassende Beratung, wenn es um den Einsatz spezieller Düsentechnologien geht!

Hotline der IBR Zerstäubungstechnik GmbHLassen Sie sich von den Ingenieuren und Physikern der IBR Zerstäubungstechnik GmbH beraten.

Unsere Hotline +49(0) 251 – 2 87 99 53 – 0 verbindet Sie gerne mit unseren Experten für die Zerstäubungstechnik und Prozessoptimierung.