具有改进的径向气体速度控制的用于对流干燥机的气体分配器制造技术

本发明专利技术涉及用于通过在将干燥气体引入对流干燥机腔室之前建立有利的速度曲线来控制对流干燥机中的干燥气体的速度曲线、特别是径向速度曲线的一种气体分配器及相关方法。速度曲线可根据对流过程、腔室尺寸和雾化装置而具有不同的需求，但会限定常规气体分配器的目标，例如均匀的速度分布和轴向校准。本发明专利技术进一步地涉及包括本发明专利技术的气体分配器的对流干燥机，以及在根据本发明专利技术的对流干燥机中产生粉状物质的所述方法的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及安装在统称对流干燥机的喷雾干燥机、喷雾冷却机、喷雾吸收机和类似设备上的气体分配器或气体扩散器，其中，例如，分散的或分配的气体或空气可以是大气空气或特殊气体或特殊气体的混合物，并且其中统称对流干燥机的设备适用于期望由雾化液体生产粉状材料的许多不同的
，该雾化液体包含要被干燥和恢复为粉状的、结块的、有涂层的或颗粒状的材料的一种或多种物质。
技术介绍
对流干燥机是一种由雾化液体生产干燥粉状物质的装置，其中通过与流体对流换热和频繁的质量传递使雾化液滴在处理腔室中干燥或固化。该过程发生在有限的空间中。处理腔室通常被称为干燥腔室。在喷雾干燥机的例子中，使用雾化装置，例如，旋转雾化器、压力喷嘴或多流体喷嘴将液体供给物雾化，并将其与温度通常在-50-800℃范围内的干燥气体混合。例如，干燥粉状物质可以是粉末、结块粉状物质、有涂层的粉状物质或颗粒状物质，这些是本领域技术人员已知的通过将能够形成这样的粉状物质的雾化液体进行干燥所产生的产品的所有例子。为了避免产品积聚或沉积在干燥腔室的壁面上，并且因此为了保持产能，需要用于气体的受控入口条件。气体可以是任何气相流体，但通常是空气、氮气或蒸汽。考虑到所选择的雾化装置，通过确保适用于对流干燥机的气体速度曲线，被称为气体或空气分配器的专用元件通常用作将气体恰当地引导到干燥腔室中的元件。在此使用的术语“气体分配器”或“空气分配器”是指供应有用于对流干燥机中的干燥气体的任何扩散器或分配器。本领域技术人员将知晓可采用术语“气体”来覆盖任何单一成分气体，例如分子氮或氩，以及例如，在空气或蒸汽中存在的气体的任何混合物。因此本专利技术不限于用于由气体分配器分配的干燥气体的任何特定选择。本领域技术人员还将知晓当待雾化的液体是水溶液时，空气或蒸汽通常用作干燥气体，而当待雾化的液体是非水溶液时，采用惰性气体。因此，术语“干燥气体”包括可用在对流干燥机中的任何干燥气体。气体分配器可以是本领域技术人员已知的任何类型，但是，例如，可能是弯曲管型、增压型或涡旋型形状，其中每种类型可能具有面积收缩和扩张。气体分配器可以封装或包括雾化装置、特别是雾化器，或可与雾化装置分离。当进入腔室的气体速度高于平均腔室气体速度时，干燥气体喷流被形成为从气体分配器出口表面延伸并进入腔室。干燥气体喷流具有中心芯，其向腔室内伸入一定距离，同时连续地与周围物混合，最终与周围气体完全混合。干燥气体喷流的速度场可以按照它的轴向、切向和径向气体速度分量来描述。轴向气体速度分量与气体分配器的中心轴线对齐，切向气体速度分量限定了气体相对于气体分配器的中心轴线的旋转速度分量，而径向速度分量限定了垂直于轴向和切向速度分量的气体运动的方向。轴向气体速度分量将气体带入腔室，切向速度有助于使入口喷流散开，而径向分量控制方向稳定性。因此，在本领域中没有给定用于切向速度的单一优选值，相反，例如，它依赖于雾化装置和腔室几何形状。切相速度会受到导向叶片的存在的影响，从而当这些导向叶片恰当安装时获得干燥气流的旋转。在本领域中已知的是使用导向叶片，其可以是直的或弯曲的或它们的组合。如上所述的径向速度分量是本专利技术的目标。现在本专利技术的专利技术人已经认识到为了高产能、低沉积的对流干燥，更可取的是应该将干燥气体喷流尽可能校准气体分配器的轴线，同时径向气体速度分量是较低的或是零。这保证了尽可能多的干燥机容积是可用的，使湿的产物从壁面脱离的同时降低在壁面沉积的风险。由于自然喷流是不稳定的，因此不可能除去所有不稳定性，但使用本发明的教导，产生改进的喷流，其与由传统气体分配器制备的喷流相比沿着主喷流轴线额外地集中。在本专利技术的进一步的发展中，已经尽可能校准气体分配器的轴线并因此具有较低的或零径向气体速度分量的干燥气体喷流在它的径向气体速度分量上被赋予受控增量，以创建具有受控径向气体速度的干燥气体喷流。在本领域中(FR1.289.817)已知在气体分配器中使用多孔板，从而利用跨过板的压降使气流平滑并因此获得更均匀的气体分布。这样的多孔板通常比多孔板的孔的平均直径更薄，其主要影响轴向速度分量，并在较小程度上影响喷流速度场的切向和径向分量。在本领域中(DE102008017461A)还已知使用具有六角蜂窝结构的流校准器。在此，蜂窝状流校准器用于使气流在其径向和切向矢量速度分量方面变得平滑，以用于通过接近所涉及气体的冷凝温度的液体升华的作用并且在0.05至0.1m/s的非常低的气体循环速度下冷冻逆流喷雾干燥机中的气体，所述冷凝温度即显著低于250K。在本领域已知的这样的系统中，不形成气体喷流。然而，已证明使用这样的多孔板会导致难以保持干燥腔室清洁。特别是，当对流干燥机用在食品或制药工业中时，产品设计的卫生方面是非常重要的。本专利技术的一个目的是改进现有技术，从而使现有技术的气体分配器中的多孔板所显现出来的这种公认的问题最小化或消除。在本领域中(WO2007/071238，WO2011/047676)还公知利用一个或多个组装在气体分配器中的导向叶片来在使干燥气体与雾化液体接触之前调节它的组成速度分量、特别是切向速度分量的流动路径和速度。然而，导向叶片的这些组件均不能实现本专利技术所预期的低径向速度。在下文中将对本专利技术的优点作更详细的解释。
技术实现思路
本专利技术涉及用于通过在将干燥气体引入对流干燥机腔室之前创建有利的干燥气体速度曲线来控制对流干燥机中的干燥气体的速度曲线、特别是干燥气体的径向速度曲线的一种对流干燥机和气体分配器及相关方法。在权利要求中对本专利技术做出了进一步的描述。速度曲线可根据对流过程、腔室尺寸和雾化装置而具有不同的需求，但可以限定常规气体分配器的目标，例如有利的速度分布和轴向校准。本专利技术进一步涉及一种包括本专利技术的气体分配器的对流干燥机，以及在根据本专利技术的对流干燥机中产生粉状物质的所述方法的应用。本专利技术的专利技术人已经意识到减少不可控的或随机的径向速度分量的重要性，以实现混合分布的改进，与此同时利用尽可能多的干燥机体积，并同时持续使任何湿的产物从干燥机壁面脱离，从而减少在壁面沉积的风险。因此，本专利技术包括一种用于对流干燥机的气体分配器，其配置成在对流干燥机的干燥腔室中产生干燥气体喷流，所述干燥气体喷流具有较低的或零径向气体速度；以及一种使用能够实现这个目标的气体分配器来控制对流干燥机中的速度曲线的方法。在本专利技术的上下文中，术语气体喷流应该理解为气体蒸汽，其在气体分配<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分配器(110)，其用于将干燥气体喷流(120)引导到对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述对流干燥机(100)配置成用于通过雾化液体生产粉状物质，所述气体分配器(110)配置成产生从所述气体分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥气体喷流(120)，所述干燥气体喷流(120)具有实质上垂直于所述气体分配器的出口表面(111)的、与所述气体分配器(110)的轴线对齐的中心轴线；所述干燥气体喷流(120)的特征在于气体速度场，所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，所述轴向气体速度分量将所述干燥气体带入所述干燥腔室(101)中；其中所述气体分配器(110)配置成将所述干燥气体喷流(120)的径向气体速度分量减少到或最小化到较低的或零径向气体速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.24 DK PA201300610;2014.05.27 DK PA201400281.一种气体分配器(110)，其用于将干燥气体喷流(120)引导到对流干
燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述对流干燥机(100)配置成用于通过
雾化液体生产粉状物质，所述气体分配器(110)配置成产生从所述气体分配
器(110)的出口表面(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥气体喷流
(120)，所述干燥气体喷流(120)具有实质上垂直于所述气体分配器的出口
表面(111)的、与所述气体分配器(110)的轴线对齐的中心轴线；所述干燥
气体喷流(120)的特征在于气体速度场，所述气体速度场具有轴向气体速度
分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，所述轴向气体速度分量将所述
干燥气体带入所述干燥腔室(101)中；其中所述气体分配器(110)配置成将
所述干燥气体喷流(120)的径向气体速度分量减少到或最小化到较低的或零
径向气体速度。
2.一种气体分配器(110)，其用于将干燥气体喷流(120)引导到对流干
燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述对流干燥机(100)配置成用于通过
雾化液体生产粉状物质，所述气体分配器(110)配置成产生从所述气体分配
器(110)的出口表面(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥气体喷流
(120)，所述干燥气体喷流(120)具有实质上垂直于所述气体分配器的出口表
面(111)的、与所述气体分配器(110)的轴线对齐的中心轴线(121)；所述
干燥气体喷流(120)的特征在于气体速度场，所述气体速度场具有轴向气体
速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，所述轴向气体速度分量将
所述干燥气体带入所述干燥腔室(101)中；其中所述气体分配器(110)包括
流校准器(130、310、320、410)，所述流校准器(130、310、320、410)限
定了多个流通道(211、221、231、241)，所述流校准器(130、310、320、410)
被配置成将所述干燥气体喷流(120)的径向气体速度分量减少到或最小化到
较低的或零径向气体速度。
3.根据权利要求2所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、
310、320)中的所述多个流通道(211、221、231、241)被组织起来形成网格
或网状结构(210、220、230、240)，所述网格或网状结构(210、220、230、
240)的尺寸设定为在使所述干燥气体流经所述多个流通道(211、221、231、

\t241)之后，在流经所述出口表面(111)从所述气体分配器(110)离开时获
得所述干燥气体喷流(120)中的所述干燥气体的较低的或零径向速度。
4.根据权利要求2所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(410)
中的所述多个流通道(211、221、231、241)被组织起来形成网格或网状结构
(210、220、230、240)，所述网格或网状结构(210、220、230、240)的尺寸
设定为在使所述干燥气体流经所述多个流通道(211、221、231、241)之后，
在流经所述出口表面(111)从所述气体分配器(110)离开时获得所述干燥气
体喷流(120)中的所述干燥气体的受控的径向速度。
5.根据权利要求2至4所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器
(130、310、320、410)中的所述多个流通道(211、221、231、241)是多个
管(242)或多个导向叶片(212、213、222、223、232、233、422、423)或
它们的组合。
6.根据权利要求5所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、
310、320、410)中的所述多个管(242)或多个导向叶片(212、213、222、
223、232、233、422、423)或它们的组合被组织成层(330、340、350、430、
440)，所述流校准器(130、310、320、410)中的所述多个管(242)或多个
导向叶片(212、213、222、223、232、233、422、423)或它们的组合优选地
包括至少一个层(330、340、350)或两个层(330、340、430、440)。
7.根据权利要求5或6所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器
(130、310、320、410)中的所述多个导向叶片(212、213、222、223、232、
233、422、423)相对于所述速度场径向地和切向地定向，以形成一组径向导
向叶片(222、422)和切向导向叶片(223、433)。
8.根据权利要求7所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、
310、320、410)中的所述径向导向叶片(212、213、222、232、233、422)
是成角度的，以用于向干燥气体流赋予切向方向。
9.根据权利要求7或8所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器
(410)中的所述切向导向叶片(423)形成为一组截头锥体，所述切向导向叶
片(423)布置为形成第二层(430)，所述第二层(430)为围绕所述中心轴线
(121)同心布置的圆锥形切向导向叶片的第二层，各切向导...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨里克·舍恩费尔特，克里斯蒂安·霍姆·弗里德贝里，
申请(专利权)人：斯必克流体技术丹麦公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK