具有改進的徑向氣體速度控制的用于對流干燥機的氣體分配器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及用于通過在將干燥氣體引入對流干燥機腔室之前建立有利的速度曲線來控制對流干燥機中的干燥氣體的速度曲線、特別是徑向速度曲線的一種氣體分配器及相關方法。速度曲線可根據對流過程、腔室尺寸和霧化裝置而具有不同的需求，但會限定常規氣體分配器的目標，例如均勻的速度分布和軸向校準。本發明進一步地涉及包括本發明的氣體分配器的對流干燥機，以及在根據本發明的對流干燥機中產生粉狀物質的所述方法的應用。
【專利說明】
具有改進的徑向氣體速度控制的用于對流干燥機的氣體分配器
技術領域
[0001 ]本發明涉及安裝在統稱對流干燥機的噴霧干燥機、噴霧冷卻機、噴霧吸收機和類似設備上的氣體分配器或氣體擴散器，其中，例如，分散的或分配的氣體或空氣可以是大氣空氣或特殊氣體或特殊氣體的混合物，并且其中統稱對流干燥機的設備適用于期望由霧化液體生產粉狀材料的許多不同的技術領域，該霧化液體包含要被干燥和恢復為粉狀的、結塊的、有涂層的或顆粒狀的材料的一種或多種物質。
【背景技術】
[0002]對流干燥機是一種由霧化液體生產干燥粉狀物質的裝置，其中通過與流體對流換熱和頻繁的質量傳遞使霧化液滴在處理腔室中干燥或固化。該過程發生在有限的空間中。處理腔室通常被稱為干燥腔室。在噴霧干燥機的例子中，使用霧化裝置，例如，旋轉霧化器、壓力噴嘴或多流體噴嘴將液體供給物霧化，并將其與溫度通常在-50-800Γ范圍內的干燥氣體混合。例如，干燥粉狀物質可以是粉末、結塊粉狀物質、有涂層的粉狀物質或顆粒狀物質，這些是本領域技術人員已知的通過將能夠形成這樣的粉狀物質的霧化液體進行干燥所產生的產品的所有例子。
[0003]為了避免產品積聚或沉積在干燥腔室的壁面上，并且因此為了保持產能，需要用于氣體的受控入口條件。氣體可以是任何氣相流體，但通常是空氣、氮氣或蒸汽。考慮到所選擇的霧化裝置，通過確保適用于對流干燥機的氣體速度曲線，被稱為氣體或空氣分配器的專用元件通常用作將氣體恰當地引導到干燥腔室中的元件。
[0004]在此使用的術語“氣體分配器”或“空氣分配器”是指供應有用于對流干燥機中的干燥氣體的任何擴散器或分配器。本領域技術人員將知曉可采用術語“氣體”來覆蓋任何單一成分氣體，例如分子氮或氬，以及例如，在空氣或蒸汽中存在的氣體的任何混合物。因此本發明不限于用于由氣體分配器分配的干燥氣體的任何特定選擇。本領域技術人員還將知曉當待霧化的液體是水溶液時，空氣或蒸汽通常用作干燥氣體，而當待霧化的液體是非水溶液時，采用惰性氣體。因此，術語“干燥氣體”包括可用在對流干燥機中的任何干燥氣體。
[0005]氣體分配器可以是本領域技術人員已知的任何類型，但是，例如，可能是彎曲管型、增壓型或渦旋型形狀，其中每種類型可能具有面積收縮和擴張。氣體分配器可以封裝或包括霧化裝置、特別是霧化器，或可與霧化裝置分離。
[0006]當進入腔室的氣體速度高于平均腔室氣體速度時，干燥氣體噴流被形成為從氣體分配器出口表面延伸并進入腔室。干燥氣體噴流具有中心芯，其向腔室內伸入一定距離，同時連續地與周圍物混合，最終與周圍氣體完全混合。
[0007]干燥氣體噴流的速度場可以按照它的軸向、切向和徑向氣體速度分量來描述。軸向氣體速度分量與氣體分配器的中心軸線對齊，切向氣體速度分量限定了氣體相對于氣體分配器的中心軸線的旋轉速度分量，而徑向速度分量限定了垂直于軸向和切向速度分量的氣體運動的方向。軸向氣體速度分量將氣體帶入腔室，切向速度有助于使入口噴流散開，而徑向分量控制方向穩定性。
[0008]因此，在本領域中沒有給定用于切向速度的單一優選值，相反，例如，它依賴于霧化裝置和腔室幾何形狀。切相速度會受到導向葉片的存在的影響，從而當這些導向葉片恰當安裝時獲得干燥氣流的旋轉。在本領域中已知的是使用導向葉片，其可以是直的或彎曲的或它們的組合。
[0009]如上所述的徑向速度分量是本發明的目標。現在本發明的發明人已經認識到為了高產能、低沉積的對流干燥，更可取的是應該將干燥氣體噴流盡可能校準氣體分配器的軸線，同時徑向氣體速度分量是較低的或是零。這保證了盡可能多的干燥機容積是可用的，使濕的產物從壁面脫離的同時降低在壁面沉積的風險。由于自然噴流是不穩定的，因此不可能除去所有不穩定性，但使用本發明的教導，產生改進的噴流，其與由傳統氣體分配器制備的噴流相比沿著主噴流軸線額外地集中。
[0010]在本發明的進一步的發展中，已經盡可能校準氣體分配器的軸線并因此具有較低的或零徑向氣體速度分量的干燥氣體噴流在它的徑向氣體速度分量上被賦予受控增量，以創建具有受控徑向氣體速度的干燥氣體噴流。
[0011]在本領域中(FR1.289.817)已知在氣體分配器中使用多孔板，從而利用跨過板的壓降使氣流平滑并因此獲得更均勻的氣體分布。這樣的多孔板通常比多孔板的孔的平均直徑更薄，其主要影響軸向速度分量，并在較小程度上影響噴流速度場的切向和徑向分量。
[0012]在本領域中(DE102008017461A)還已知使用具有六角蜂窩結構的流校準器。在此，蜂窩狀流校準器用于使氣流在其徑向和切向矢量速度分量方面變得平滑，以用于通過接近所涉及氣體的冷凝溫度的液體升華的作用并且在0.05至0.lm/s的非常低的氣體循環速度下冷凍逆流噴霧干燥機中的氣體，所述冷凝溫度即顯著低于250K。在本領域已知的這樣的系統中，不形成氣體噴流。
[0013]然而，已證明使用這樣的多孔板會導致難以保持干燥腔室清潔。特別是，當對流干燥機用在食品或制藥工業中時，產品設計的衛生方面是非常重要的。本發明的一個目的是改進現有技術，從而使現有技術的氣體分配器中的多孔板所顯現出來的這種公認的問題最小化或消除。
[0014]在本領域中(W02007/071238，W02011/047676)還公知利用一個或多個組裝在氣體分配器中的導向葉片來在使干燥氣體與霧化液體接觸之前調節它的組成速度分量、特別是切向速度分量的流動路徑和速度。然而，導向葉片的這些組件均不能實現本發明所預期的低徑向速度。
[0015]在下文中將對本發明的優點作更詳細的解釋。
【發明內容】
[0016]本發明涉及用于通過在將干燥氣體引入對流干燥機腔室之前創建有利的干燥氣體速度曲線來控制對流干燥機中的干燥氣體的速度曲線、特別是干燥氣體的徑向速度曲線的一種對流干燥機和氣體分配器及相關方法。在權利要求中對本發明做出了進一步的描述。
[0017]速度曲線可根據對流過程、腔室尺寸和霧化裝置而具有不同的需求，但可以限定常規氣體分配器的目標，例如有利的速度分布和軸向校準。
[0018]本發明進一步涉及一種包括本發明的氣體分配器的對流干燥機，以及在根據本發明的對流干燥機中產生粉狀物質的所述方法的應用。
[0019]本發明的發明人已經意識到減少不可控的或隨機的徑向速度分量的重要性，以實現混合分布的改進，與此同時利用盡可能多的干燥機體積，并同時持續使任何濕的產物從干燥機壁面脫離，從而減少在壁面沉積的風險。因此，本發明包括一種用于對流干燥機的氣體分配器，其配置成在對流干燥機的干燥腔室中產生干燥氣體噴流，所述干燥氣體噴流具有較低的或零徑向氣體速度；以及一種使用能夠實現這個目標的氣體分配器來控制對流干燥機中的速度曲線的方法。
[0020]在本發明的上下文中，術語氣體噴流應該理解為氣體蒸汽，其在氣體分配器出口處具有至少lm/s的出口速度。優選地，出口速度大于5m/s，甚至更優選地，出口速度大于lOm/s。如果采用干燥氣體的逆流來運行對流干燥機，則出口速度應該被理解為相對于逆流的流動速度的過量速度。
[0021]當對流干燥機可以在較大的溫度間隔下運行時，可以預期的是本發明的對流干燥機供應有具有超過_25°C、優選地超過O°C并且更優選地超過25°C的溫度的干燥氣體。
[0022]通常，當出口速度和干燥氣體溫度增大時，氣體分配器的結構需要也增大。
[0023]在本發明的上下文中，術語較低的或零徑向氣體速度將被理解為意指干燥腔室中的干燥氣體噴流的最大徑向氣體速度比干燥腔室中的平均軸向氣體速度小至少4倍、至少8倍、優選地至少16倍并且更優選地至少32倍。由于在干燥氣體噴流中測量徑向氣體速度的固有困難，因此考慮到本發明所實現的目標，利用計算連續模擬工具，例如使用CD-Adapco的5七31-(:0]1+軟件(2013年版本)，通過模擬本發明的對流干燥機中的氣體速度曲線，或模擬包括根據本發明的氣體分配器的對流干燥機中的氣體速度曲線，足以證實目標是否在合理的精度范圍內。
[0024]本發明的發明人已經發現上述目標可通過配備適于安裝在用于對流干燥機的氣體分配器內的干燥氣體的流動路徑中的流校準器有利地實現，所述流校準器具有多個流通道，所述多個流通道被組織起來形成網格或網狀結構，并且尺寸設置為在離開氣體分配器時獲得干燥氣體的較低的或零徑向速度。
【附圖說明】
[0025]圖1示出了具有根據本發明的氣體分配器和流校準器的對流干燥機。圖1A示出了對流干燥機的側向視圖，而圖1B示出了沿氣體分配器中心的軸線的對流干燥機的頂視圖。
[0026]圖2示出了用在根據本發明的流校準器中的三種不同的網格或網狀結構的示意圖。
[0027]圖3示出了具有圓形的網格或網狀結構的流校準器的示意圖。
[0028]圖4示出了具有適于向干燥氣體噴流賦予受控的徑向氣體速度的圓形的網格或網狀結構的流校準器的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]如上所述，對本發明來說重要的是在相關氣體分配器的出口表面處提供用于對流干燥機的干燥氣體噴流，其具有改進的徑向控制和軸向校準。
[0030]本發明的發明人已經認識到通過將根據本發明的流校準器插入干燥氣體的流動路徑中，對于噴流穩定性和校準的改進能夠以簡單的方式實現，其中流校準器可放置在所述氣體分配器內或所述氣體分配器的上游。例如，根據本發明的流校準器可設置在用于對流干燥的系統中或所述氣體分配器上游的對流干燥機中，例如，設置在霧化裝置和加熱器、冷卻器、過濾器、混合插入件或閥之間，并且仍然對于干燥氣流的徑向速度分量產生有益的影響。因此，本發明的進一步的目標是提供用于氣體分配器的流校準器，其在作為干燥氣體噴流離開所述氣體分配器和進入所述干燥腔室時產生較低的或零徑向干燥氣體速度。
[0031]因此，本發明涉及對流干燥機(100)，其配置成由霧化液體產生粉狀物質，所述對流干燥機(100)包括至少一個氣體分配器(110)，其配置成產生干燥氣體噴流(120)，所述噴流從所述氣體分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述對流干燥機(100)的干燥腔室(101)中，所述干燥氣體噴流(120)具有與所述氣體分配器(110)的軸線校準的中心軸線(121)。所述干燥氣體噴流(I 20)的特征在于氣體速度場。所述氣體速度場具有軸向氣體速度分量、切向氣體速度分量和徑向氣體速度分量，其中所述軸向氣體速度分量將所述干燥氣體帶入所述干燥腔室(101)中。其中所述干燥氣體噴流(120)具有較低的或零徑向氣體速度。
[0032]在圖1中，描述了根據本發明的示例性的對流干燥機(100)，但不限于此。對流干燥機(100)包括干燥腔室(101)、氣體分配器(110)、霧化裝置(112)和流校準器(130)。在圖中，干燥氣體離開流導管(141)，并在沿干燥氣體的流動路徑(140)的某一點處進入氣體分配器
(110)。在氣體分配器(110)中，將干燥氣體引導到干燥腔室(101)中，并且進一步地，使干燥氣體流經本發明的流校準器(130)。在干燥腔室(101)中，干燥氣體在從出口表面(111)處離開氣體分配器(110)和流校準器(130)時形成氣體噴流(120)，其中氣體分配器(110)、流校準器(130)和氣體噴流(120)在此時校準，以形成共同的中心軸線(121)。在所示的實施例中，霧化裝置(112)也沿剛剛描述的共同的中心軸線(121)校準。
[0033]在上述對流干燥機(100)的實施例中，所述氣體分配器(110)配置成使所述干燥氣體噴流(120)的速度場中的徑向速度分量減少或最小化。在所述的對流干燥機(100)的優選的實施例中，所述氣體分配器(110)包括流校準器(130、310、320)，所述流校準器(130、310、320)在所述氣體分配器(I 10)的內部或者在所述氣體分配器(110)的上游被安裝在所述干燥氣體的流動路徑(140)中，所述流校準器(130、310、320)配置成使所述速度場的所述徑向氣體速度分量減少到較低的或零徑向氣體速度。
[0034]進一步地，本發明在一個實施例中描述了氣體分配器(110)，其用于將干燥氣體噴流(120)引導到對流干燥機(100)的干燥腔室(101)中，所述對流干燥機(100)配置成由霧化液體生產粉狀物質，所述氣體分配器(110)配置成產生從氣體分配器(110)的出口表面
(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥氣體噴流(120)，所述干燥氣體噴流(120)具有與所述氣體分配器(110)的軸線校準、基本上垂直于所述氣體分配器的出口表面(111)的中心軸線。所述干燥氣體噴流的特征在于氣體速度場。所述氣體速度場具有軸向氣體速度分量、切向氣體速度分量和徑向氣體速度分量，所述軸向氣體速度分量將所述干燥氣體帶入所述干燥腔室(101)中。其中所述氣體分配器(110)配置成使所述氣體速度場中的徑向氣體速度分量減小或最小化。
[0035]氣體分配器(110)可以是彎曲管型氣體分配器、增壓型或渦旋型形狀，并且可以具有面積收縮和擴張。氣體分配器可以封裝或包括霧化裝置，或者能夠與霧化裝置分離。
[0036]在根據本發明的一個優選實施例中，氣體分配器(110)包括流校準器(130、310、320、410)，所述流校準器在所述氣體分配器(110)內部或者在所述氣體分配器上游被插入所述干燥氣體的流動路徑(140)中，所述流校準器限定了多個流通道(211、221、231、241)，以用于使干燥氣體噴流(120)的流動場中的徑向氣體速度分量最小化，所述多個流通道(211、221、231、241)被組織起來形成網格或網狀結構(210、220、230、240)，并且尺寸設置成在使所述干燥氣體流經所述多個流通道(211、221、231、241)之后，在離開所述氣體分配器(110)時能夠獲得所述干燥氣體的較低的或零徑向速度。
[0037]在本發明的上下文中，網格或網狀結構(210、220、230、240)應該被理解為三維結構或構造，其通過在流通期間將徑向氣體速度分量減少到較低值或零來影響流經網格或網狀結構的干燥氣體的氣流速度場。網格或網狀結構在構造上可以是管狀，使得干燥氣體在通過網格或網狀結構期間流經多個管。所述網格或網狀結構還能夠構造成沿所述中心軸線(121)的方向延長的多個導向葉片，導向葉片具有至少一個軸線，該軸線基本上平行地對齊所述中心軸線。網格或網狀結構(210、220、230、240)也可以構造成多組導向葉片，每組導向葉片具有沿所述中心軸線的方向的延長部，并且每組導向葉片相對于網格或網狀結構內的中心軸線被不同地徑向定向。
[0038]為了最佳地觀察所述網格或網狀結構(210、220、230、240)，可以沿著所述中心軸線(121)觀察所述流校準器(130、310、320)。此時所述網格或網狀結構(210、220、230、240)將是可觀察到的，其作為在由所述氣體速度場的切向和徑向氣體速度分量所覆蓋的投影平面上可見的投影區域。此時可限定特征長度尺度W)，在此稱為徑向距離W)，當沿將所述中心軸線(121)連接至所述流校準器(130、310、320)的外緣(215、225、235、245)的直線從所述中心軸線(121)開始測量時，所述徑向距離(δ)為通過上述投影觀察到的網格的兩壁面之間的最大距離。
[0039]圖2示出了用在根據本發明的流校準器(130、310、320、410)中的三種不同的網格或網狀結構(210、220、230、240)的示意圖。圖2Α示出了具有正方形的網格或網狀結構(210)的流校準器的投影區域。圖2Β示出了具有圓形的網格或網狀結構(220)的流校準器的投影區域。圖2C示出了具有蜂窩狀網格或網狀結構(230)的流校準器的投影區域，并且圖2D示出了具有中間無細料的蜂窩狀網格或網狀結構(240)的流校準器的投影區域。值δ是如上所說明的流校準器的特征長度。已經以示例性的方式在附圖中示出由網格或網狀結構形成的流通道(211、221、231、241)。進一步地已經以非限制的方式在附圖中示出如下文所述的示例性的導向葉片(212、213、222、223、232、233)或管(242)的位置。
[0040]圖3示出了具有圓形的網格(320)或圓形的網狀結構(310)的流校準器的示意圖。值α是流通道的特征長度，其由沿中心軸線(121)測量的流通道(211、221、231、241)的長度限定。所示的構造例示例性地用于本發明的流校準器，并且本領域技術人員將很容易地結合下文的說明從附圖中推斷出如何組裝其他的網格類型的流校準器。
[0041]為了組裝圖3的流校準器(310、320)，環形或圓柱形式的多個切向導向葉片(223)圍繞流校準器的中心軸線(121)同心地組裝并且與多個徑向導向葉片(222)相結合，這些徑向導向葉片類似于車輪中的輻條。在圖3Β的流校準器(310)中，徑向導向葉片(222)和切向導向葉片(223)沿流校準器(310)的中心軸線被分成第一層(340)和第二層(330)。然而在圖3C的流校準器(320)中，徑向導向葉片(222)和切向導向葉片(223)連接成單獨的第一層(350)，從而形成管。最終的流通道(221)根據圖3A的構建的流校準器的二維投影所示。
[0042]圖4A和4B示出了適于賦予干燥氣體噴流(120)受控的徑向氣體速度的、具有圓形的網格或網狀結構的流校準器(410)的示意圖。
[0043]在附圖所示的實施例中，適于賦予干燥氣體噴流(120)受控的徑向氣體速度的、具有圓形的網格或網狀結構的流校準器(410)構造成與圖3B所示的流校準器(310)類似。它具有第一層(440)和第二層(430)，它們沿流校準器(410)的中心軸線(121)分離徑向導向葉片(422)和切向導向葉片(423)。然而，此時切向導向葉片(423)不再是環形或圓柱形，而是它們形成已經由所述特征距離δ間隔開的截頭錐體，以形成圍繞所述中心軸線(121)同心布置的錐形切向導向葉片(423)的第二層。根據所述錐形切向導向葉片(423)相對于中心軸線(121)形成的傾斜角(Θ)，可控地賦予所述干燥氣體噴流(120)更小或更大的徑向氣體速度。
[0044]適于賦予干燥氣體噴流(120)受控的徑向氣體速度的、具有圓形網格或網狀結構的流校準器(410)也可構造成圖3C所示的實施例與徑向導向葉片(222)和切向導向葉片(223)所組成的第一層(350)以及如上所述構造的第二層(430)的組合。同樣地，有可能通過允許圖2D中的實施例的每個貫通的開口或流通道(241)形成相對于所述中心軸線(121)的所述傾斜角(θ )來構造適于賦予干燥氣體噴流(120)受控的徑向氣體速度的、具有圓形網格或網狀結構的流校準器(410)，其與圖2D中的流校準器(240)類似。
[0045]通過構造如上所述的適于賦予干燥氣體噴流(120)受控的徑向氣體速度的、具有圓形網格或網狀結構的流校準器(410)，在所述流校準器的第一部分和賦予受控的徑向氣體速度的第二部分中，通過將徑向氣體速度減小到較低的或零徑向氣體速度來實現改進的徑向氣體速度控制。
[0046]在一些實施例中，有利的是構造本發明的具有一個或多個貫通通道的流校準器(130、310、320、410)，這些橫穿所述網格或網狀結構(210、220、230、240)的一個或多個貫通通道在所述干燥氣流(140)的方向上被包括在所述流校準器(130、310、320、410)中，這些一個或多個貫通通道具有大于與被包括在所述流校準器(130、310、320、410)中的所述網格或網狀結構(210、220、230、240)相關的特征徑向長度(δ)的尺寸，所述流校準器(130、310、320、410)也包括所述一個或多個貫通通道。例如，這在圖1的包括霧化器(112)的流校準器(130)中示出。
[0047]當在本發明的流校準器(130、310、320、410)中構造這樣的一個或多個貫通通道時，有利的是所述通道是圓形的，并且可由單一直徑表示，但這并不限制本發明。所述一個或多個貫通通道的其他幾何形狀對本領域技術人員來說根據經驗同樣是適用的和可用的。
[0048]這個實施例的優點在于，當另外的設備具有的尺寸太大以至于不能裝配在所述流校準器中的所述網格或網狀結構的單個網孔內時，允許另外的設備的安裝，例如但不限于對流干燥領域所涉及的霧化器和/或附加的空氣噴嘴。通過確定安裝在所述流校準器中的一個或多個貫通通道的組合的表面積足夠小于本發明的網格或網狀結構的表面積，利用本發明獲得的益處不會喪失。進一步地，有利的是將這樣的一個或多個貫通通道安裝為比所述流校準器(130、310、320、410)中的所述網格或網狀結構(210、220、230、240)的前述輪緣(215、225、235、245)更靠近中心軸線(121)。
[0049]類似于圓形流校準器(310、320)的構造，由多個管(242)或由多個導向葉片(232、233)構成的另一種網格或網狀結構可以是蜂窩結構(230、240)。蜂窩結構(230、240)可預先組裝為管狀結構，或由至少兩個層組裝為層狀結構，其中每層呈現出鋸齒壁面(232、233)形式的多個導向葉片(232、233)，并且其中兩個層彼此呈一定角度定向，從而在觀察組裝的流校準器(130、310、320)在切向和徑向氣體速度分量限定的平面上的投影區域時形成基本上的蜂窩結構。
[0050]為了組裝根據本發明的流校準器(130、310、320、410)，本領域技術人員有大量選擇，例如但不限于，焊接、釬焊、擠出、模塑、預裝配零件的彼此插入、水切割、激光切割、鉆孔、鑄造、膠粘、3D打印。本領域技術人員還會知道根據氣體分配器的具體需要選擇用于制造流校準器的合適材料。這樣的材料可以是，例如但不限于，不銹鋼、金屬板或塑料。
[0051]還可能的是氣體分配器(110)中任何形狀的多個管狀和/或多個導向葉片結構元件捆綁在一起形成更小的插入子結構，隨后將它們組裝為形成根據本發明的更大的流校準器(310)，并且使其適合其中想要安裝更大的流校準器(310)的氣體分配器(110)的尺寸。
[0052]本發明的發明人已經發現對于實現適當的徑向速度控制有利的是，所述流通道(211、221、231、241)具有軸向長度(α)和徑向距離(δ)，使得所述流通道的特征可在于軸向長度(α)與徑向距離(δ)的比率(DR)，其中2 ^ DR、優選地3 < DR、更優選地4 < DR、更優選地3<DR< 100,更優選地3 <DR<50,更優選地3 <DR<20,最優選地4 < DR < 20。
[0053]在根據本發明的流校準器(130、310、320、410)的實施例中，形成所述網格或網狀結構(210、220、230、240)的多個流通道(211、221、231、241)是多個管或多個導向葉片或它們的組合。多個管或多個導向葉片或它們的組合能夠被連接或組織為層、優選地至少兩層、更優選地兩個層。當所述流校準器(130、310、320、410)包括多于兩個層，例如第一層(340)和第二層(330)時，例如，可以設想層的順序為第一的第一層(340)、第一的第二層(330)、第二的第一層(340)、第二的第二層(330)等等。本領域技術人員很容易設想到進一步的結構變化。
[0054]在另一個實施例中，所述多個導向葉片(212、213、222、223、232、233、423)相對于所述速度場徑向地和切向地定向，從而形成一組徑向導向葉片和切向導向葉片。在一個實施例中，徑向導向葉片可以有角度，以用于賦予干燥氣流切向方向。在進一步的實施例中，所述切向導向葉片可形成為一組環形或圓柱導向葉片(223)和/或直的導向葉片(222)。在又一個實施例中，將多組直的導向葉片(212、213)組裝成相對于軸向氣體速度分量的軸線成角度的十字圖案。
[0055]在一個實施例中，本發明的多個流通道(211、221、231、241)可形成圓形或多邊形結構或它們的組合，特別是多個流通道(211、221、231、241)可形成蜂窩結構(231、241)。特別地，分離的導向葉片(232、233)的組合可徑向地和切向地定向，以形成軸向拉伸的蜂窩
(231)0
[0056]在本發明的進一步的實施例中，多個管或導向葉片(212、213、222、223、232、233、242、423)可由金屬或塑料制成，并且能擠出、逐點焊接或完全焊接、或松散地組裝，以在所述氣體分配器(110)中形成組裝的流校準器(130、310、320)。
[0057]為了舉例說明本發明，使用CD-Adapco的Star-ccm+軟件(2013年版本)模擬蜂窩結構的流校準器(230)。跨過蜂窩結構的近似壓力損失為Δ P= 1mm WG，當量直徑< 20毫米，軸向長度(α)與徑向距離0)的比率DR2 3。對于改進的混合，為了減少徑向氣體速度分量同時允許保持切向氣體速度的給定量，蜂窩構造同時獨立地引導切向和徑向速度分量。當DR大于2、優選地大于3、最優選地大于4時，實現了本發明的益處。
[0058]本發明進一步涉及一種對流干燥機(100)，其包括前述的氣體分配器(110)。優選地，氣體分配器(110)包括前述的流校準器(130、310、320)。
[0059]本發明還涉及一種用于控制干燥氣體噴流(120)的氣體速度場的方法，干燥氣體噴流(120)從氣體分配器(110)伸入到對流干燥機(100)的干燥腔室(101)中，所述氣體速度場包括軸向氣體速度分量、切向氣體速度分量和徑向氣體速度分量，所述方法包括使所述徑向氣體速度分量最小化，使得所述氣體噴流(120)的所述徑向氣體速度是較低的或是零。
[0060]在一個優選的實施例中，氣體分配器(110)包括流校準器(130、310、320)。在最優選的實施例中，所述流校準器(130、310、320)具有軸向長度(α)，并且包括多個管或導向葉片(212、213、222、223、232、233、242、423)，所述多個管或導向葉片布置成形成具有多個開口(211、221、231、241)的網格或網狀結構(210、220、230、240)，所述管或導向葉片的尺寸設置成在使所述干燥氣體流經所述多個管或導向葉片之后，在從所述氣體分配器(110)離開時獲得所述干燥氣體的較低的或零徑向氣體速度。
[0061]本發明還特別涉及一種用于控制干燥氣體噴流(120)的氣體速度場的方法，干燥氣體噴流(120)從氣體分配器(I 10)的出口表面(I 11)伸入到對流干燥機(I 00)的干燥腔室
(101)中，所述氣體分配器(110)包括流校準器(130、310、320)，所述流校準器包括流通道(211、221、231、241)，所述流校準器限定軸向長度(<0和徑向距離0)，其中所述流通道的特征在于軸向長度(α)與徑向距離(δ)的比率(DR)，其中2 < DR、優選地3 < DR、更優選地4 < DR、更優選地3 <DR< 100、更優選地3 <DR< 50、更優選地3 < DR < 20、最優選地4 < DR < 20。
[0062]最后，本發明涉及用于控制從氣體分配器(110)伸入到對流干燥機(100)的干燥腔室(101)中的干燥氣體噴流(120)的氣體速度場的、如上所述的方法的一種應用，以用于通過能夠在對流干燥機(100)中形成粉狀物質的霧化液體生產粉狀物質，所述粉狀物質例如粉末、結塊的粉狀物質、有涂層的粉狀物質或顆粒狀物質，并且由霧化液體所生產的粉狀物質包含能夠在對流干燥機(100)中利用上述方法形成粉狀物質的材料。
[0063]盡管為了說明的目的已經詳細描述了本申請的教導，但可以理解的是這樣的細節僅是為了所述目的，并且本領域技術人員能夠在不脫離本申請教導的范圍內在其中進行變化。
[0064]權利要求中使用的術語“包括”不排除其他元件或步驟。權利要求中使用的術語“一”不排除多個。
【主權項】
1.一種氣體分配器(110)，其用于將干燥氣體噴流(120)引導到對流干燥機(100)的干燥腔室(101)中，所述對流干燥機(100)配置成用于通過霧化液體生產粉狀物質，所述氣體分配器(110)配置成產生從所述氣體分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥氣體噴流(120)，所述干燥氣體噴流(120)具有實質上垂直于所述氣體分配器的出口表面(111)的、與所述氣體分配器(110)的軸線對齊的中心軸線;所述干燥氣體噴流(120)的特征在于氣體速度場，所述氣體速度場具有軸向氣體速度分量、切向氣體速度分量和徑向氣體速度分量，所述軸向氣體速度分量將所述干燥氣體帶入所述干燥腔室(101)中；其中所述氣體分配器(110)配置成將所述干燥氣體噴流(120)的徑向氣體速度分量減少到或最小化到較低的或零徑向氣體速度。2.—種氣體分配器(110)，其用于將干燥氣體噴流(120)引導到對流干燥機(100)的干燥腔室(101)中，所述對流干燥機(100)配置成用于通過霧化液體生產粉狀物質，所述氣體分配器(110)配置成產生從所述氣體分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥氣體噴流(120)，所述干燥氣體噴流(120)具有實質上垂直于所述氣體分配器的出口表面(111)的、與所述氣體分配器(110)的軸線對齊的中心軸線(121);所述干燥氣體噴流(120)的特征在于氣體速度場，所述氣體速度場具有軸向氣體速度分量、切向氣體速度分量和徑向氣體速度分量，所述軸向氣體速度分量將所述干燥氣體帶入所述干燥腔室(101)中；其中所述氣體分配器(110)包括流校準器(130、310、320、410)，所述流校準器(130、310、320、410)限定了多個流通道(211、221、231、241)，所述流校準器(130、310、320、410)被配置成將所述干燥氣體噴流(120)的徑向氣體速度分量減少到或最小化到較低的或零徑向氣體速度。3.根據權利要求2所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(130、310、320)中的所述多個流通道(211、221、231、241)被組織起來形成網格或網狀結構(210、220、230、240)，所述網格或網狀結構(210、220、230、240)的尺寸設定為在使所述干燥氣體流經所述多個流通道(211、221、231、241)之后，在流經所述出口表面(111)從所述氣體分配器(110)離開時獲得所述干燥氣體噴流(120)中的所述干燥氣體的較低的或零徑向速度。4.根據權利要求2所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(410)中的所述多個流通道(211、221、231、241)被組織起來形成網格或網狀結構(210、220、230、240)，所述網格或網狀結構(210、220、230、240)的尺寸設定為在使所述干燥氣體流經所述多個流通道(211、221、231、241)之后，在流經所述出口表面(111)從所述氣體分配器(110)離開時獲得所述干燥氣體噴流(120)中的所述干燥氣體的受控的徑向速度。5.根據權利要求2至4所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)中的所述多個流通道(211、221、231、241)是多個管(242)或多個導向葉片(212、213、222、223、232、233、422、423)或它們的組合。6.根據權利要求5所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)中的所述多個管(242)或多個導向葉片(212、213、222、223、232、233、422、423)或它們的組合被組織成層(330、340、350、430、440)，所述流校準器(130、310、320、410)中的所述多個管(242)或多個導向葉片(212、213、222、223、232、233、422、423)或它們的組合優選地包括至少一個層(330、340、350)或兩個層(330、340、430、440)。7.根據權利要求5或6所述的氣體分配器(I10)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)中的所述多個導向葉片(212、213、222、223、232、233、422、423)相對于所述速度場徑向地和切向地定向，以形成一組徑向導向葉片(222、422)和切向導向葉片(223、433)。8.根據權利要求7所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)中的所述徑向導向葉片(212、213、222、232、233、422)是成角度的，以用于向干燥氣體流賦予切向方向。9.根據權利要求7或8所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(410)中的所述切向導向葉片(423)形成為一組截頭錐體，所述切向導向葉片(423)布置為形成第二層(430)，所述第二層(430)為圍繞所述中心軸線(121)同心布置的圓錐形切向導向葉片的第二層，各切向導向葉片(423)通過特征距離δ隔開，并且相對于所述中心軸線(121)具有傾斜角度Θ。10.根據權利要求7或8所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)中的所述切向導向葉片(212、213、223、232、233)形成為一組環形或圓柱形導向葉片(223)、直的導向葉片(212、213)或鋸齒形導向葉片(232、233)。11.根據權利要求10所述的氣體分配器(110)，其中，將所述流校準器(130、310、320、410)中的多組直的導向葉片(212、213)組裝成相對于所述中心軸線成角度的十字圖案(210)。12.根據權利要求3至5所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)中的所述多個流通道形成圓形結構(220)或多邊形結構(210、230、240)或它們的組合。13.根據權利要求3至5所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(230、240、410)中的所述多個流通道形成蜂窩結構(230、240)。14.根據權利要求13所述的氣體分配器(I1 )，其中，所述流校準器(130、310、320、410)中的分離的導向葉片(232、233)的組合徑向地和切向地定向，以形成軸向拉伸的蜂窩(230)。15.根據權利要求3至5所述的氣體分配器(110)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)中的多個管或導向葉片由金屬或塑料或它們的組合制成。16.根據權利要求3至5所述的氣體分配器(I10)，其中，對所述流校準器(130、310、320、410)中的多個管或導向葉片被鉆孔、鑄造、擠出、逐點焊接或完全焊接、或松散組裝，以在所述氣體分配器(110)內形成組裝的流校準器(130、310、320)。17.根據權利要求1至16中的任一項所述的氣體分配器(110)，其包括流校準器(130、310、320)，所述流校準器(130、310、320、410)包括多個流通道(211、221、231、241)，其中所述流校準器(130、310、320、410)限定了軸向長度(α)和徑向距離(δ)，并且所述多個流通道(211、221、231、241)的特征在于軸向長度(€0與徑向距離0)的比率(010，其中2<01?，優選地3<DR。18.根據權利要求1至17中的任一項所述的氣體分配器(110)，其包括流校準器(130、310、320、410)，所述流校準器(130、310、320、410)包括一個或多個貫通的通道，所述一個或多個貫通的通道在所述干燥氣流(140)的方向上橫穿包括在所述流校準器(130、310、320、410)中的所述網格或網狀結構(210、220、230、240)，所述一個或多個貫通的通道具有比特征的徑向距離(δ)更大的直徑，所述特征的徑向距離(δ)與也包括所述一個或多個貫通的通道的所述流校準器(130、310、320、410)中所包括的所述網格或網狀結構(210、220、230、240)相關。19.根據權利要求1至18中的任一項所述的氣體分配器(100)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)位于或靠近所述出口表面(111)。20.根據權利要求1至19中的任一項所述的氣體分配器(100)，其中，所述流校準器(130、310、320、410)位于所述流導管(141)中，以用于在所述氣體分配器(100)上游、優選地位于或接近入口點的所述干燥氣體從所述流導管(141)流入所述氣體分配器(100)內。21.根據權利要求1或2所述的氣體分配器(110)，其包括至少一個霧化器。22.—種對流干燥機(100)，其配置成用于通過霧化液體生產粉狀物質，所述對流干燥機(100)包括配置成生成干燥氣體噴流(120)的至少一個氣體分配器(110)，所述噴流從所述氣體分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述對流干燥機(100)的干燥腔室(101)中，所述干燥氣體噴流(120)具有與所述氣體分配器(110)的軸線對齊的中心軸線(121);所述干燥氣體噴流(120)的特征在于氣體速度場;所述氣體速度場具有軸向氣體速度分量、切向氣體速度分量和徑向氣體速度分量，其中所述軸向氣體速度分量將所述干燥氣體帶入所述干燥腔室(1I)中；其中所述干燥氣體噴流(120)具有較低的或零徑向氣體速度。23.—種對流干燥機(100)，其包括根據權利要求1至21中的任一項所述的氣體分配器(IlO)024.—種用于控制干燥氣體噴流(120)的氣體速度場的方法，所述干燥氣體噴流(120)從氣體分配器(110)伸入到對流干燥機(100)的干燥腔室(101)中，所述氣體速度場包括軸向氣體速度分量、切向氣體速度分量和徑向氣體速度分量，所述方法包括使所述徑向氣體速度分量最小化，使得所述氣體噴流(120)的所述徑向氣體速度是較低的或是零。25.根據權利要求24所述的方法，其中，所述氣體分配器(110)是根據權利要求1至21中任一項所述的氣體分配器。26.根據權利要求24或25中的任一項所述的方法，其中，所述氣體分配器包括流校準器(130、310、320、410)。
【文檔編號】F26B3/12GK105829818SQ201480058755
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月24日
【發明人】亨里克·舍恩費爾特, 克里斯蒂安·霍姆·弗里德貝里
【申請人】斯必克流體技術丹麥公司