本發(fā)明涉及一種用于噴霧干燥裝置的空氣擴(kuò)散器(air disperser)，該空氣擴(kuò)散器包括多個(gè)部件，該多個(gè)部件包括形成界定在內(nèi)徑和外徑內(nèi)的空間的頂部、底部和外周向壁，并且具有空氣入口、一組導(dǎo)流片和位于所述內(nèi)徑處的空氣出口，該空氣出口適合定位在霧化裝置的供料出口之上。本發(fā)明還涉及一種用于改善噴霧干燥裝置中干燥空氣的流動(dòng)的方法。

發(fā)明背景

通常，噴霧干燥可以以多種方式實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)其應(yīng)用的所有種類，噴霧干燥裝置中的空氣分配是一個(gè)最重要的部分。依據(jù)工廠設(shè)計(jì)(plant design)和要生產(chǎn)的產(chǎn)品類型，存在各種系統(tǒng)?？諝鈹U(kuò)散器的不同的設(shè)計(jì)或調(diào)節(jié)被使用于噴霧干燥器中，以獲得大致直線的“推流式(plug-flow)”空氣流或渦旋空氣流。最常見的是空氣擴(kuò)散器置于噴霧干燥器頂板的頂部上，并且霧化設(shè)備放置在空氣擴(kuò)散器的中間處，因此確保了空氣和霧化的微滴的最佳混合。

這樣的空氣擴(kuò)散器被設(shè)置成多種尺寸并且傳統(tǒng)地通過使用包括焊接部件的裝配技術(shù)被制造，該部件通常被切割、被鑄造、被壓鑄或通過彎折形成。因此，相對(duì)多數(shù)量的部件需要被處理并且被互相連接。這些部件包括布置在導(dǎo)流片構(gòu)架中的一組導(dǎo)流片，該導(dǎo)流片構(gòu)架進(jìn)而被安裝在形成為碗狀結(jié)構(gòu)的空間中，以在空氣擴(kuò)散器內(nèi)部提供干燥空氣的分配。包含這樣的構(gòu)架的現(xiàn)有技術(shù)空氣擴(kuò)散器的實(shí)施例是US 4,227,896(Niro)和WO 2007/071238A1(Niro)。導(dǎo)流片通常被焊接到空氣擴(kuò)散器的鄰近部分或空氣擴(kuò)散器的部分。

雖然這些空氣擴(kuò)散器提供可靠的操作，但是制造空氣擴(kuò)散器的方式相對(duì)復(fù)雜且特別是由于裝配帶來一些劣勢(shì)。除原料費(fèi)用之外，制造每個(gè)具有特定的公差的各個(gè)部件以及隨后包括焊接的裝配必然帶來模型構(gòu)型的偏差以及從一個(gè)空氣擴(kuò)散器到其它的空氣擴(kuò)散器的偏差產(chǎn)生。進(jìn)而，該偏差導(dǎo)致干燥空氣流動(dòng)中的變化。這在較小的噴霧干燥裝置(其中空氣擴(kuò)散器的尺寸是小的)中并且在通過傳統(tǒng)技術(shù)制造的裝置中相對(duì)累積公差可以是相當(dāng)大的情況下是尤其明顯的。

發(fā)明概述

本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種用于噴霧干燥裝置的空氣擴(kuò)散器，其中制造和操作的狀況被改善。

在第一方面，此目標(biāo)和另外的目標(biāo)通過在導(dǎo)言中提到的類型的空氣擴(kuò)散器的設(shè)置實(shí)現(xiàn)，該空氣擴(kuò)散器進(jìn)一步的特征在于，所述部件中的至少一些通過精密金屬成形形成。

本發(fā)明基于認(rèn)識(shí)到通過空氣擴(kuò)散器的構(gòu)型中的增加的準(zhǔn)確度和可預(yù)測(cè)性實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的改善的可靠性，這是通過精密金屬成形提供基本模塊(base module)中的至少一些部分的結(jié)果，因此，干燥空氣流動(dòng)的偏向的趨勢(shì)被減小，因此消除或至少降低源于不對(duì)稱流動(dòng)的產(chǎn)品沉積的風(fēng)險(xiǎn)，這進(jìn)而又可以影響干燥的產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的空氣擴(kuò)散器可以以高度的可預(yù)測(cè)性被制成，并且構(gòu)型中的再現(xiàn)性帶來了各個(gè)空氣擴(kuò)散器之間的變化顯著低于包括大量部件的制造和裝配的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備。與傳統(tǒng)的制造和裝配相比，這進(jìn)而又抵消了精密金屬成形所需的工具和機(jī)器上的較大的投入。通過本發(fā)明獲得的優(yōu)勢(shì)在較小的噴霧干燥設(shè)備中是特別顯著的。

文中使用的術(shù)語“空氣擴(kuò)散器”意為供應(yīng)用在噴霧干燥器中的干燥氣體的任何擴(kuò)散器。技術(shù)人員應(yīng)知道，當(dāng)要被霧化的液體是水溶液時(shí)，空氣常常被用作干燥氣體，而當(dāng)要被霧化的液體是非水溶液或必須避免產(chǎn)品的氧化時(shí)，更可能使用諸如氮?dú)獾亩栊詺怏w。相應(yīng)地，術(shù)語“干燥空氣”包括可以用在噴霧干燥工藝中的所有類型的干燥氣體。另外，術(shù)語“噴霧干燥”應(yīng)被解釋成包括包含供料的干燥、冷卻以及調(diào)節(jié)的任何工藝。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述部件至少包括所述空間的底部和外壁，并且所述空間的底部和外壁由形成為雙壁單元的基本模塊提供，該基本模塊包括下部部分和上部部分，并且其中下部部分和上部部分通過精密金屬成形形成。

精密金屬成形在原理上可以從致使可能獲得所需的準(zhǔn)確度以及因此獲得改善的干燥空氣流動(dòng)的任何類型進(jìn)行選擇。在優(yōu)選的實(shí)施方案的進(jìn)一步開發(fā)中，下部部分和上部部分中的每個(gè)通過金屬旋壓(metal spinning)形成。

金屬旋壓通常不具有諸如深沖壓或壓制的其它金屬成形技術(shù)的通用性。由于工藝的本質(zhì)，金屬旋壓不能產(chǎn)生不規(guī)則的形狀；然而對(duì)于鐘形的、球形的以及管狀的形式，金屬旋壓常常是高成本效率的。這并不是金屬旋壓的高的固定成本的結(jié)果，而是相對(duì)低的可變成本的結(jié)果。由于金屬旋壓的本質(zhì)，生產(chǎn)完全地旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的物體，這對(duì)于所討論的目標(biāo)是極其重要的。

下部部分和上部部分之間的連接在原理上可以任何合適的方式進(jìn)行，但是在優(yōu)選的開發(fā)方案中，通過由彎曲成合適的曲率的金屬板形成的至少一個(gè)連接元件互相連接。連接元件因此用作空氣擴(kuò)散器的包封部分。

通過精密金屬成形形成的其它部件可包括頂部，并且該頂部有利地由頂部板，可選地由兩部分式的頂部板提供。頂部板在更優(yōu)選的開發(fā)方案中通過金屬旋壓形成。

在第二方面，提供一種用于改善噴霧干燥裝置中干燥空氣流動(dòng)的方法。

更多細(xì)節(jié)以及優(yōu)勢(shì)將從詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求呈現(xiàn)。

附圖簡(jiǎn)述

下面，將通過優(yōu)選的實(shí)施方案的以下描述并參考附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1示出了安裝在噴霧干燥裝置的頂板中的現(xiàn)有技術(shù)空氣擴(kuò)散器的局部透視且剖視的視圖；

圖2和圖3示出了本發(fā)明第一實(shí)施方案中的空氣擴(kuò)散器的局部透視圖以及剖視圖；

圖4是圖2和圖3中示出的空氣擴(kuò)散器的細(xì)節(jié)的透視圖；

圖5是第一實(shí)施方案的空氣擴(kuò)散器的頂部視圖；

圖6是圖5的空氣擴(kuò)散器沿著線A-A的較大比例的剖視圖；

圖7是圖6的部分B的更大比例的局部剖視圖；以及

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣擴(kuò)散器的另一實(shí)施方案的概略剖面圖。

本發(fā)明以及優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述

在圖1中，示出了大致由1標(biāo)示的現(xiàn)有技術(shù)噴霧干燥裝置的頂部的相關(guān)部分。噴霧干燥裝置1包括干燥室2，要被噴霧干燥的供料通過合適的霧化裝置3在干燥室的頂部處被引到干燥室2，并且該要被噴霧干燥的供料在干燥室中通過經(jīng)由大致由4標(biāo)示的空氣擴(kuò)散器引入的干燥空氣被置于可能渦旋的向下運(yùn)動(dòng)，該空氣擴(kuò)散器被安裝在噴霧干燥裝置的干燥室2的頂板處。噴霧干燥裝置可例如形成噴霧干燥設(shè)備的部分，在該噴霧干燥設(shè)備中還有另外的部件，在該噴霧干燥設(shè)備中進(jìn)行干燥過程以及與材料干燥相關(guān)聯(lián)的其它過程。

現(xiàn)在參考圖2至圖10，根據(jù)本發(fā)明的由4標(biāo)示的空氣擴(kuò)散器的第一實(shí)施方案將被更詳細(xì)地描述。應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明的空氣擴(kuò)散器適合內(nèi)置在其中的噴霧干燥裝置的部分可對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)裝置的那些部分，但也可在某些細(xì)節(jié)上變化。

空氣擴(kuò)散器4具有縱向軸線，該縱向軸線界定軸向方向和垂直于軸向方向延伸的徑向方向。軸向方向y在圖6中標(biāo)示出?？諝鈹U(kuò)散器在示出的實(shí)施方案中經(jīng)由單獨(dú)的空氣入口部分8連接到干燥空氣或氣體的供應(yīng)處，并且具有通向界定在內(nèi)徑和外徑內(nèi)的空間45的空氣入口81。如在圖2中最清楚地示出的，空間45由頂部、底部和外周向壁限定。在示出的實(shí)施方案中，如將在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，頂部由頂部板6提供，并且底部和外壁由基本模塊5構(gòu)造。一組導(dǎo)流片7被安置在空間45內(nèi)。空氣出口82存在于內(nèi)徑處，并且在安裝情況下環(huán)繞霧化裝置的諸如噴嘴或旋轉(zhuǎn)霧化器的供料出口。

關(guān)于導(dǎo)流片7的構(gòu)型的細(xì)節(jié)在申請(qǐng)人的與本申請(qǐng)同日的共同未決的申請(qǐng)中被描述。

在圖2至圖8中示出的實(shí)施方案中，基本模塊5形成為雙壁單元，其包括下部部分51和上部部分52，并且其中空間45的底部和外壁由上部部分52形成。如在圖10的詳細(xì)視圖中最清楚示出的，空氣擴(kuò)散器設(shè)置有插入下部部分51和上部部分52之間的隔離材料53。

在示出的實(shí)施方案中的空氣擴(kuò)散器的基本模塊5的外周處，下部部分51和上部部分52通過連接元件56互相連接。

特別是如在圖8和圖9中示出的，根據(jù)示出的實(shí)施方案的空氣擴(kuò)散器包括用于與基本模塊5可釋放的連接的隔離模塊9?？蛇x地，隔離模塊9也可以與頂部板6連接。

在沿著基本模塊的外周的一個(gè)點(diǎn)處，單獨(dú)的空氣入口部分8被連接到基本模塊5。盡管沒有詳細(xì)示出，但是部分8包括用于供應(yīng)干燥空氣的管，并且該部分連接到至空間45的切向方向或徑向方向上的空氣入口81。

在圖2至圖11示出的實(shí)施方案中，導(dǎo)流片7設(shè)置有上部邊緣，該上部邊緣具有在內(nèi)徑處的高度小于在外徑處的高度的彎曲的有角的形狀。不過，其它形狀是可能的。

在這個(gè)實(shí)施方案中，空間45的頂部被單獨(dú)的頂部板6封閉?？蛇x地是兩部分頂部板的頂部板6通過合適的固定裝置被連接到基本模塊，此處被螺栓固定到基本模塊5，但是至基本模塊5的其它可釋放的連接也是可能的。同樣在這個(gè)實(shí)施方案中，頂部板6具有對(duì)應(yīng)于導(dǎo)流片7的上部邊緣的形狀。朝向頂部板6的外邊緣經(jīng)由密封件57鄰接基本模塊5的上部部分52的階梯部分。

無論頂部板的形狀如何，它可形成在軸向方向y上的強(qiáng)制接合，以阻止由一組導(dǎo)流片和固定設(shè)備構(gòu)成的構(gòu)架的移動(dòng)。

在圖8中，大致由35標(biāo)示的本身已知類型的多孔噴槍已被插入，以穿過空氣擴(kuò)散器在空氣出口82處伸出。因此，霧化裝置3在噴霧干燥裝置的運(yùn)行期間提供液體供料(沒有示出)的霧化。

關(guān)于空氣擴(kuò)散器的部分的材料以及制造方式，導(dǎo)流片可以由任何合適的材料，例如由金屬材料，通常由鋼制成，并且通過激光切割形成。指示包括一組導(dǎo)流片和固定設(shè)備的構(gòu)架中的位置的記號(hào)也可以通過激光切割被提供?？赡艿钠渌牧鲜瞧渌饘俨牧匣驈?fù)合材料，但是聚合物和陶瓷材料可以使用諸如注射模制、壓鑄等制造技術(shù)被使用。

現(xiàn)在將具體參考基本模塊5和頂部板6的實(shí)施方案詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的空氣擴(kuò)散器的部件的制造。

如在上面描述的，根據(jù)本發(fā)明的空氣擴(kuò)散器包括多個(gè)部件，并且至少一些部件通過精密金屬成形形成。精密金屬成形需要對(duì)包括工具及機(jī)器的制造裝備的投入。

在示出的實(shí)施方案中，部件至少包括空間45的底部和外壁，其中，空間45的底部和外壁由形成為雙壁單元的基本模塊5提供，該基本模塊5包括下部部分51和上部部分52?？臻g45的底部和外壁由上部部分52形成，并且下部部分51和上部部分52均通過精密金屬成形形成。

在此實(shí)施方案中，下部部分51和上部部分52中的每個(gè)通過金屬旋壓形成?？赡艿氖侵辽傩纬蓛蓚€(gè)部段的上部部分52，每個(gè)部段通過金屬旋壓形成并且隨后例如通過焊接互相聯(lián)接。

這樣，金屬旋壓是用于從盤形的坯料獲得對(duì)稱的三維元件的已知的工藝。

實(shí)際上，從鋁或不銹鋼到高強(qiáng)度的、高溫度的合金的任何可延展的金屬可以被形成。形成的部件的直徑和深度被可獲得的裝備的尺寸限定。旋壓工藝自身是相對(duì)簡(jiǎn)單的。形成塊被安裝在機(jī)床的驅(qū)動(dòng)部段中。預(yù)設(shè)定尺寸的金屬盤隨后通過壓力墊被夾緊在塊上，該壓力墊被附接到尾架。塊和工件隨后一起高速旋轉(zhuǎn)。然后，局部力被施加到工件，以使工件流過塊。通常經(jīng)由各種杠桿工具施加力。簡(jiǎn)單的工件僅從塊中取出，但是更復(fù)雜的形狀可以需要多個(gè)塊。工件最終的直徑通常小于起始的直徑。旋壓工具可以由硬化鋼制成，以與鋁或?qū)嵭狞S銅一起使用來旋壓不銹鋼或低碳鋼。在成形工藝期間允許一些金屬旋壓工具在軸承上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這樣降低了工具的摩擦和發(fā)熱，延長(zhǎng)了工具的壽命并且提高了表面光潔度。旋轉(zhuǎn)工具也可以涂覆有陶瓷的薄膜，以延長(zhǎng)工具壽命。在CNC金屬旋壓操作期間一般使用旋轉(zhuǎn)工具。工業(yè)上，安裝在杠桿的端部上的輥通常被用于形成向下到手動(dòng)旋壓和CNC金屬旋壓兩者中的心軸的材料。輥的直徑和厚度依據(jù)預(yù)期用途而變化。輥越寬，旋壓的表面越平滑；較薄的輥可以被用于形成較小的半徑。金屬切割通過手持式切割器進(jìn)行，該手持式切割器常常附接有工具鋼形成/磨尖的銼刀的一英尺長(zhǎng)的空心桿。在CNC應(yīng)用中，硬質(zhì)合金鋼或工具鋼切割工具被使用。如在其它金屬加工工藝中發(fā)現(xiàn)的，心軸不承受過多的力，所以原理上該心軸可以由任何材料制成，但是對(duì)于硬材料或大體積的使用，心軸通常由金屬制成。

同樣在示出的實(shí)施方案中，下部部分51和上部部分52通過至少一個(gè)連接元件56互相連接，該至少一個(gè)連接元件56可以形成為切割金屬板，該切割金屬板成型為適合的曲率。

通過精密金屬旋壓提供的其它部件包括在示出的實(shí)施方案中的頂部，并且該頂部由頂部板6提供，在沒有示出的實(shí)施方案中該頂部板6是兩部分的頂部板。同樣的，頂部板6在這里通過金屬旋壓形成。

基本模塊5的直徑位于0.3m至3m，優(yōu)選地位于0.5m至1.5m的范圍中。

噴霧干燥裝置的剩余部分沒有示出，根據(jù)本發(fā)明的空氣擴(kuò)散器適合成內(nèi)置在這些剩余部分中。這些部分可以例如對(duì)應(yīng)于標(biāo)示現(xiàn)有技術(shù)的圖1中的那些部分。在根據(jù)本發(fā)明的空氣擴(kuò)散器的使用的具體領(lǐng)域中，基本模塊的下部部分51適合成形成噴霧干燥裝置的干燥室的頂板。

原理上，裝配空氣擴(kuò)散器的方式可以被隨意地選擇，只要這些裝配方式滿足提出的需求。

本發(fā)明不應(yīng)認(rèn)為是限定于上面示出的和描述的實(shí)施方案，而可以進(jìn)行特征的各種改進(jìn)與組合而不脫離以下權(quán)利要求的范圍。