BR112020008358A2

BR112020008358A2 - sistema e método de secador por pulverização

Info

Publication number: BR112020008358A2
Application number: BR112020008358-5A
Authority: BR
Inventors: Joseph P. Szczap; Michel R. Thenin; Joel R. Migchelbrink
Original assignee: Spraying Systems Co.
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2020-11-03
Also published as: CA3080319A1; PT3701207T; EP3701207A1; PL3701207T3; WO2019084294A1; JP2021501300A; US20190126163A1; CN111527362A; JP7167413B2; KR20200111157A; MX2020004327A; SG11202003801TA; AU2018355433B2; ZA202002916B; US10933343B2; EP3701207B1; DK3701207T3; ES2885108T3; IL274301A; AU2018355433A1

Abstract

Um sistema de secagem por pulverização para secar o líquido em pó incluindo um corpo alongado e um arranjo de fechamento em extremidades superior e inferior opostas do corpo alongado para formar uma câmara de secagem dentro do corpo alongado. Um dos arranjos de fechamento incluindo uma entrada de gás de secagem para introduzir gás de secagem na câmara de secagem. Um conjunto de bico de pulverização é suportado em um dos arranjos de fechamento. O arranjo de fechamento de extremidade inferior incluindo um recipiente de coleta de pó para coletar o pó seco na câmara de secagem. O recipiente de coleta de pó é configurado de modo que um gás de cobertura possa ser direcionado para o interior do recipiente de coleta de pó para cobrir o pó na câmara de coleta de pó e, assim, proteger o pó da exposição ao gás de secagem a partir da câmara de secagem.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE SECADOR POR PULVERIZAÇÃO REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido de patente reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório dos EUA No. 62 / 578.009, depositado em 27 de outubro de 2017, e do Pedido de Patente Provisório dos EUA No. 62 / 658.295, depositado em 16 de abril de 2018. Todos os pedidos anteriores são incorporados por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se de forma geral a secadores por pulverização, e mais particularmente a um aparelho e métodos para secagem de líquidos por pulverização na forma de pó seco.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] A secagem por pulverização é um processo bem conhecido e amplamente utilizado, no qual pastas líquidas são pulverizadas em uma câmara de secagem na qual o ar aquecido é introduzido para secar o líquido em pó. A suspensão geralmente inclui um líquido, como água, um ingrediente, como um alimento, aroma ou produto farmacêutico e um veículo. Durante o processo de secagem, o líquido é retirado, deixando o ingrediente em forma de pó encapsulado dentro do veículo. A secagem por pulverização também é usada na produção de pós que não requerem encapsulamento, como vários produtos alimentícios, aditivos e produtos químicos.

[004] Os sistemas de secagem por pulverização geralmente são relativamente maciços na construção, com torres de secagem que podem atingir vários andares em altura. Não apenas o equipamento em si é um investimento de capital substancial, a instalação em que é usado deve ter tamanho e projeto suficientes para abrigar esse equipamento. Os requisitos de aquecimento para o meio de secagem também podem ser caros.

[005] Embora seja desejável usar bicos de pulverização eletrostática para gerar partículas eletricamente carregadas que facilitam uma secagem mais rápida, devido à construção em grande parte de aço de tais sistemas de secador por pulverização, o líquido carregado eletrostaticamente pode carregar os componentes do sistema em uma maneira, particularmente se aterrado involuntariamente, que pode impedir a operação dos controles elétricos e interromper a operação, resultando na descarga de líquido não carregado que não é seco de acordo com as especificações.

[006] Embora seja conhecido formar a câmara de secagem de secadores por pulverização eletrostática de um material não metálico para isolar melhor o sistema do líquido eletricamente carregado, as partículas podem aderir e acumular-se nas paredes da câmara de secagem, exigindo muito tempo de limpeza que interrompe o uso do sistema. Além disso, o pó seco muito fino na atmosfera de aquecimento do ar na câmara de secagem pode criar uma condição explosiva perigosa a partir de uma faísca inadvertida ou mau operação do bico de pulverização eletrostática ou de outros componentes do sistema.

[007] Tais sistemas de secador por pulverização devem também ser operáveis para secagem por pulverização de diferentes formas de pastas líquidas. Na indústria de aromatizantes, por exemplo, pode ser necessário operar o sistema com um ingrediente de aroma cítrico em uma execução, enquanto um ingrediente de aroma de café é usado na próxima operação. O material de aroma residual aderido às paredes da câmara de secagem pode contaminar o aroma dos produtos posteriormente processados. Na área farmacêutica, é claro, é imperativo que execuções sucessivas de produtos farmacêuticos não sejam contaminadas.

[008] Os atuais sistemas de secador por pulverização ainda não têm fácil versatilidade. Às vezes é desejável executar lotes menores de um produto para secagem que não exijam a utilização de todo o grande sistema de secagem. Além disso, pode ser desejável alterar a maneira pela qual o material é pulverizado e seco no sistema para aplicações particulares. Ainda em outro processamento, pode ser desejável que partículas finas se aglomerem durante a secagem para facilitar melhor o uso final, como onde a dissolução mais rápida para líquidos com os quais é usada. Os pulverizadores existentes, no entanto, não se prestam a alterações fáceis para acomodar essas alterações nos requisitos de processamento.

[009] Os secadores por pulverização tendem ainda a gerar partículas muito finas que podem permanecer no ar no gás de secagem que sai do sistema de secagem e que devem ser filtradas do gás que sai do sistema. Esse material particulado fino pode entupir rapidamente os filtros, impedindo a operação eficiente do secador e exigindo limpeza frequente dos filtros. Os secadores por pulverização existentes também costumam utilizar separações complexas por ciclones e arranjos de filtros para remover as partículas transportadas pelo ar. Esse equipamento é caro e requer manutenção e limpeza dispendiosas.

[0010] Outro problema com os sistemas de secagem por pulverização é o dano potencial ao produto acabado após a conclusão do processo de secagem. Em particular, podem ocorrer danos ao produto acabado se ele for exposto a gases de processo carregados de umidade, excesso de calor ou oxigênio. Por exemplo, alguns produtos secos por pulverização são muito hidroscópicos e podem reabsorver a umidade após a conclusão do processo de secagem por pulverização, se o produto for exposto por muito tempo ao fluxo de exaustão do secador carregado com umidade. Enquanto o resfriamento por evaporação protege os produtos secos por pulverização contra danos causados pela exposição ao calor durante o processo de secagem por pulverização, alguns produtos secos por pulverização podem tolerar altas temperaturas apenas por um curto período antes de começar a desnaturar ou degradar. Assim, a exposição prolongada a um fluxo de exaustão aquecido pode causar danos ao produto. Além disso, alguns produtos também podem oxidar se expostos ao oxigênio após a conclusão do processo de secagem.

[0011] Outro problema com os sistemas de secagem por pulverização é o dano potencial ao produto acabado após a conclusão do processo de secagem. Em particular, podem ocorrer danos ao produto acabado se ele for exposto a gases de processo carregados de umidade, excesso de calor ou oxigênio. Por exemplo, alguns produtos secos por pulverização são muito hidroscópicos e podem reabsorver a umidade após a conclusão do processo de secagem por pulverização, se o produto for exposto por muito tempo ao fluxo de exaustão do secador carregado com umidade. Enquanto o resfriamento por evaporação protege os produtos secos por pulverização contra danos causados pela exposição ao calor durante o processo de secagem por pulverização, alguns produtos secos por pulverização podem tolerar altas temperaturas apenas por um curto período antes de começar a desnaturar ou degradar. Assim, a exposição prolongada a um fluxo de exaustão aquecido pode causar danos ao produto. Além disso, alguns produtos também podem oxidar se expostos ao oxigênio após a conclusão do processo de secagem.

OBJETOS E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] É um objeto da presente invenção fornecer um sistema de secagem por pulverização adaptado para uma operação mais eficiente e versátil.

[0013] Outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática, como caracterizado acima, que é relativamente pequeno em tamanho e mais confiável em operação.

[0014] Ainda outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática que seja relativamente curto em altura e possa ser instalado e operado em locais sem requisitos especiais de construção ou teto.

[0015] Um outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática do tipo anterior que seja eficaz para a secagem por pulverização de diferentes lotes de produtos sem contaminação cruzada.

[0016] Ainda outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática do tipo acima que seja facilmente modificável, tanto em tamanho quanto em técnicas de processamento, para aplicações de secagem específicas.

[0017] Um outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática que seja operável para a secagem de pós em uma maneira que permita que partículas finas se aglomerem em uma forma que facilite melhor o uso subsequente.

[0018] Ainda outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática que possa ser efetivamente operado com menores requisitos de aquecimento e, portanto, mais economicamente. Um objeto relacionado é fornecer um sistema de secagem por pulverização desse tipo que seja operável para secar efetivamente compostos sensíveis à temperatura.

[0019] Outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática modular no qual os módulos possam ser utilizados seletivamente para diferentes requisitos de capacidade de secagem e que se presta a reparo, manutenção e substituição de módulos sem desligar a operação do sistema de secagem por pulverização.

[0020] Ainda outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática do tipo acima que seja menos suscetível ao mau funcionamento elétrico e explosões perigosas a partir de pó fino e da atmosfera de aquecimento dentro da câmara de secagem do sistema. Um objeto relacionado é fornecer um controle para esse sistema de secagem por pulverização que seja eficaz para monitorar e controlar possíveis avarias elétricas do sistema.

[0021] Outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização desse tipo, que tenha um sistema de filtro para remover de maneira mais eficaz e eficiente as partículas transportadas pelo ar do gás de secagem que sai do secador e com requisitos de manutenção menores.

[0022] Um outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização, como caracterizado acima, no qual o sistema de filtro de gás de secagem inclui meios para remover de maneira automática e mais eficaz o acúmulo de material particulado nos filtros.

[0023] Ainda um outro objeto é fornecer um sistema de secagem por pulverização eletrostática que seja relativamente simples na construção e se presta à fabricação econômica.

[0024] Um outro objeto consiste em fornecer um sistema de secagem por pulverização que protege o produto acabado de danos.

[0025] Outros objetos e vantagens da invenção se tornarão evidentes após a leitura da descrição detalhada a seguir e com referência aos desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0026] A Figura 1 é uma vista em elevação lateral da torre de processamento de pó do sistema de secagem por pulverização ilustrado; a Figura 2 é uma seção vertical da torre de processamento de pó mostrada na Figura 1; a Figura 3 é uma perspectiva explodida da torre de processamento de pó ilustrada; a Figura 3A é uma vista plana de um revestimento não permeável flexível desmontável usável com a torre de processamento de pó ilustrada; a Figura 3B é uma vista plana de uma modalidade alternativa de um revestimento semelhante ao mostrado na Figura A1, mas feito de um material de filtro permeável; a Figura 3C é uma vista plana de outra modalidade alternativa de revestimento, neste caso feita em parte de um material não permeável e em parte de um material de filtro permeável, usável com a torre de processamento de pó ilustrada; a Figura 3D é uma vista plana de outra modalidade alternativa de revestimento, neste caso feito de um material rígido não condutor não permeável, usável com a torre de processamento de pó ilustrada; a Figura 4 é uma vista superior ampliada da tampa superior ou cobertura de topo da torre de processamento de pó ilustrada com um bico de pulverização eletrostática centralmente suportado nela; a Figura 5 é uma vista lateral do conjunto de tampa superior e bico de pulverização mostrado na Figura 4; a Figura 6 é uma seção vertical ampliada do conjunto de bico de pulverização eletrostática ilustrado; a Figura 7 é uma seção fragmentada ampliada da cabeça de suporte de bico do conjunto de bico de pulverização eletrostática ilustrado; a Figura 8 é uma seção fragmentada ampliada da extremidade de descarga do conjunto de bico de pulverização eletrostática ilustrado; a Figura 8A é uma seção fragmentada, semelhante à Figura 8, mostrando o conjunto de bico de pulverização com a ponta de pulverização de descarga alterada para facilitar a pulverização de líquidos mais viscosos; a Figura 9 é uma seção transversal do conjunto de bico de pulverização eletrostática ilustrado, tomado na linha de 9-9 na Figura 8; a Figura 10 é uma seção fragmentada ampliada do cone de coleta de pó e alojamento de elemento de filtro da torre de processamento de pó ilustrada; a Figura 10A é uma perspectiva explodida do cone de coleta de pó e alojamento de elemento de filtro mostrado na Figura 10; a Figura 11 é uma vista em elevação lateral, em seção parcial, de uma modalidade alternativa do alojamento de elemento de filtro para uso com a torre de processamento de pó ilustrada; a Figura 11A é uma seção fragmentada ampliada de um dos filtros do alojamento de filtro mostrado na Figura 11, mostrando um dispositivo de limpeza de filtro de pulso de gás reverso do mesmo em um estado inoperante; a Figura 11B é uma seção fragmentada ampliada, semelhante à Figura 11A, mostrando o dispositivo de limpeza de filtro de ar de pulso de gás reverso em uma condição operacional; a Figura 12 é uma vista em elevação lateral de uma modalidade alternativa de um alojamento de elemento de filtro e câmara de coleta de pó; a Figura 12A é uma vista plana superior do alojamento de elemento de filtro e da câmara de coleta de pó mostrada na Figura 12; a Figura 12B é uma vista em corte parcial ampliada do alojamento de elemento de filtro e da câmara de coleta de pó mostrada na Figura 12; a Figura 12C é uma perspectiva explodida do alojamento de elemento de filtro e um plenum de direção de ar a montante associado mostrado na Figura 12; a Figura 13 é uma seção fragmentada que mostra o arranjo de fixação para prender a cobertura de topo à câmara de secagem com um conjunto de anel de afastamento de revestimento superior associado; a Figura 13A é uma seção fragmentada, semelhante à Figura 12, mas mostrando o arranjo de fixação para prender a câmara de secagem ao cone de coleta de pó com um conjunto de anel de afastamento de revestimento de fundo associado; a Figura 14 é uma vista fragmentada ampliada de um dos fixadores ilustrados; a Figura 15 é um esquema do sistema de secagem por pulverização ilustrado; a Figura 15A é um esquema de uma modalidade alternativa de um secador por pulverização operável para resfriamento por pulverização de correntes de fluxo derretidas para partículas solidificadas; a Figura 16 é uma seção fragmentada que mostra a bomba de suprimento de fluido e seu motor de acionamento associado para o sistema de secagem por pulverização ilustrado; a Figura 16A é uma seção vertical da bomba de suprimento de fluido ilustrada suportada dentro de um alojamento não condutor externo; a Figura 17 é uma vista superior ampliada do revestimento isolante ilustrado e seu conjunto de suporte de anel de afastamento; a Figura 18 é uma vista superior ampliada, semelhante à Figura 17, mas mostrando um conjunto de anel de suporte que suporta um revestimento isolante de menor diâmetro; a Figura 19 é uma vista em elevação lateral ampliada da tampa superior da torre de processamento de pó ilustrada que suporta uma pluralidade de conjuntos de bicos de pulverização eletrostática; a Figura 20 é uma vista superior da tampa superior mostrada na Figura 19; a Figura 21 é uma seção vertical da torre de processamento de pó ilustrada, modificada para suportar o bico de pulverização eletrostática centralmente adjacente a um fundo da câmara de secagem do mesmo para a direção ascendente do líquido pulverizado para secagem; a Figura 22 é uma vista em elevação lateral esquemática do suporte de montagem de fundo do conjunto de bico de pulverização eletrostática mostrado na Figura 21; a Figura 23 é uma vista superior do conjunto de bico de pulverização eletrostática e do suporte de montagem de fundo mostrado na Figura 22; a Figura 24 é uma seção ampliada de uma das hastes de suporte para o suporte de montagem de fundo de bico de pulverização mostrado nas Figuras 22 e 23; a Figura 25 é um gráfico que mostra configurações alternativas para o sistema de secagem de pó ilustrativo; a Figura 25A é um esquema de uma modalidade alternativa de um sistema de secagem por pulverização, no qual o gás nitrogênio fresco é introduzido na linha de recirculação de gás do sistema; a Figura 25B é um esquema de outra modalidade alternativa de um sistema de secagem por pulverização que utiliza um conjunto de separador de ciclone / saco de filtro para filtrar o material particulado de uma corrente de gás de secagem recirculante; a Figura 25C é uma modalidade alternativa, semelhante à Figura 25B, e que partículas finas secas separadas no separador de ciclone são reintroduzidas na câmara de secagem; a Figura 25D é outra modalidade alternativa do sistema de secagem por pulverização que possui uma pluralidade de filtros de leito fluidizado para filtrar o material particulado do gás de secagem recirculante; a Figura 26 é um fluxograma para um método de operação de um método de recuperação de falhas de gerador de tensão para uso em um sistema de secagem por pulverização eletrostática de acordo com a divulgação; a Figura 27 é um fluxograma para um método de modular uma largura de pulso em um bico de pulverização eletrostática para uso em um sistema de secagem por pulverização eletrostática de acordo com a divulgação; a Figura 28 é uma vista superior, representação esquemática de um sistema de secagem por pulverização modular tendo uma pluralidade de torres de processamento de pó; a Figura 29 é uma vista plana frontal do sistema de secagem por pulverização modular mostrado na Figura 28; e a Figura 30 é uma vista superior do sistema de secagem por pulverização modular, semelhante à Figura 28, mas tendo torres de processamento de pó adicionais; a Figura 31 é uma vista em elevação lateral de uma modalidade alternativa de um sistema de coleta de pó; a Figura 32 é uma vista de seção transversal ampliada do recipiente de coleta do sistema de coleta de pó da Figura 31; a Figura 33 é uma vista esquemática do sistema de alimentação de gás de cobertura para o sistema de coleta de pó das Figuras 31 e 32; a Figura 34 é um esquema de uma modalidade alternativa de um secador por pulverização operável para resfriamento por pulverização de correntes de fluxo fundidas em partículas sólidas; a Figura 35 é uma vista de seção ampliada do conjunto de bico de pulverização pulsante do sistema de secagem por pulverização da Figura 34.

[0027] Embora a invenção seja suscetível a várias modificações e construções alternativas, certas modalidades ilustrativas da mesma foram mostradas nos desenhos e serão descritas abaixo em detalhes. Deve ser entendido, no entanto, que não há intenção de limitar a invenção às formas específicas divulgadas, mas, pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, construções alternativas e equivalentes que se enquadram no espírito e no escopo da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0028] Com referência agora mais particularmente aos desenhos, é mostrado um sistema de secagem por pulverização ilustrativo 10, de acordo com a invenção que inclui uma torre de processamento 11 compreendendo uma câmara de secagem 12 na forma de uma estrutura cilíndrica vertical, um arranjo de fechamento de topo na forma de uma tampa ou cobertura 14 para a câmara de secagem 12 tendo uma entrada de ar de aquecimento 15 e um conjunto de bico de pulverização de líquido 16 e um arranjo de fechamento de fundo na forma de um cone de coleta de pó 18 suportado no fundo da câmara de secagem 12, um alojamento de elemento de filtro 19 através do qual o cone de coleta de pó 18 se estende tendo uma saída de exaustão de ar de aquecimento 20, e uma câmara de coleta de pó de fundo 21. A câmara de secagem 12, cone de coleta 18, alojamento de elemento de filtro 19 e câmara de coleta de pó 21 todos de preferência são feitos de aço inoxidável.

A cobertura de topo 14 é preferencialmente feita de plástico ou outro material não condutor e, neste caso, suporta centralmente o conjunto de bico de pulverização 16. A entrada de ar de aquecimento ilustrada 15 é orientada para direcionar o ar aquecido para a câmara de secagem 12 em uma direção rotacional tangencial. Um quadro 24 suporta a torre de processamento 11 na posição vertical.

[0029] De acordo com um aspecto importante desta modalidade, o conjunto de bico de pulverização 16, como melhor representado nas Figuras 6-9, é um conjunto de bico de pulverização eletrostática assistida por ar pressurizado para direcionar uma pulverização de partículas eletrostaticamente carregadas para dentro da câmara de secador 12 para secagem rápida e eficiente de pastas líquidas na forma de pó desejada. O conjunto de bico de pulverização ilustrado 16, que pode ser de um tipo divulgado no pedido internacional PCT / US2014 / 056728, inclui uma cabeça de suporte de bico 31, um corpo ou barril de bico alongado 32 estendendo a jusante a partir da cabeça 31, e um conjunto de ponta de pulverização de descarga 34 em uma extremidade a jusante do corpo de bico alongado 32. Neste caso, a cabeça 31 é feita de plástico ou outro material não condutor e formada com uma passagem de entrada de líquido radial 36 que recebe e se comunica com um acessório de entrada de líquido 38 para acoplamento a uma linha de suprimento 131 que comunica com um suprimento de líquido. Deve ser entendido que o líquido de suprimento pode ser qualquer uma de uma variedade de pastas ou líquidos semelhantes que podem ser secos na forma de pó, incluindo pastas líquidas com um solvente, como água, um ingrediente desejado, como aromatizantes, alimentos, um farmacêutico, ou similar, e um veículo tal que, mediante secagem na forma de pó, o ingrediente desejado seja encapsulado dentro do veículo, como conhecido na técnica. Outras formas de pastas também podem ser usadas incluindo líquidos que não incluem um veículo ou requerem encapsulamento dos produtos secos.

[0030] A cabeça de suporte de bico 31, neste caso, é ainda formada com uma passagem de entrada de atomização por ar pressurizado radial 39 a jusante da referida passagem de entrada de líquido 36 que recebe e se comunica com um acessório de entrada de ar 40 acoplado a um suprimento de gás pressurizado adequado. A cabeça 31 também possui uma passagem radial 41 a montante da passagem de entrada de líquido 36 que recebe um acessório 42 para fixar um cabo de alta tensão 44 conectado a uma fonte de alta tensão e tendo uma extremidade 44a estendendo para a passagem 41 em relação de contato eletricamente encostando a um eletrodo 48 axialmente suportado dentro da cabeça 31 e estendendo a jusante da passagem de entrada de líquido 36.

[0031] Para permitir a passagem de líquido através da cabeça 31, o eletrodo 48 é formado com uma passagem axial interna 49 comunicando com a passagem de entrada de líquido 36 e estendendo a jusante através do eletrodo 48. O eletrodo 48 é formado com uma pluralidade de passagens radiais 50 comunicando entre a passagem de entrada de líquido 36 e a passagem axial interna 49. O eletrodo ilustrado 48 tem um cubo radial estendendo a jusante para o exterior 51 encaixado dentro de um contrafuro da cabeça 31 com um anel O-ring de vedação 52 interposto entre eles.

[0032] O corpo alongado 32 está na forma de um membro de corpo cilíndrico externo 55 feito de plástico ou outro material não condutor adequado, tendo uma extremidade a montante 55a engatada de maneira roscada dentro de um furo roscado da cabeça 31 com um anel O-ring de vedação 56 interposto entre o membro de corpo cilíndrico 55 e a cabeça

31. Um tubo de alimentação de líquido 58, feito de aço inoxidável ou outro metal eletricamente condutor, estende axialmente através do membro de corpo cilíndrico externo 55 para definir uma passagem de fluxo de líquido 59 para comunicar o líquido entre a passagem de líquido do eletrodo axial 49 e o conjunto de ponta de pulverização de descarga 34 e para definir uma passagem de ar de atomização anelar 60 entre o tubo de alimentação de líquido 58 e o membro de corpo cilíndrico externo 55. Uma extremidade a montante do tubo de alimentação de líquido 58 que se projeta acima da extremidade de entrada roscada 55a do corpo de bico cilíndrico externo 55 encaixa dentro de um furo cilíndrico de abertura para baixo 65 no cubo de eletrodo 51 em relação de condução elétrica. Com o eletrodo 48 carregado pelo cabo de alta tensão 44, será visto que a alimentação de líquido para a passagem de entrada 36 será eletricamente carregada durante seu percurso pela passagem de eletrodo 49 e pelo tubo de alimentação de líquido 58 ao longo de todo o comprimento do corpo de bico alongado 32. Neste caso, o gás pressurizado se comunica através da passagem de entrada de ar radial 39 em torno da extremidade a montante do tubo de alimentação de líquido 58 e, em seguida, na passagem de ar anelar 60 entre o tubo de alimentação de líquido 58 e o membro de corpo cilíndrico externo 55.

[0033] O tubo de alimentação de líquido 58 é disposto em relação de contato elétrico com o eletrodo 48 para carregar eficientemente o líquido eletricamente ao longo de sua passagem a partir da cabeça 31 e através do membro de corpo de bico alongado 32 para o conjunto de ponta de pulverização de descarga 34. Para esse fim, o conjunto de ponta de pulverização de descarga 34 inclui uma ponta de pulverização 70 tendo uma seção cilíndrica a montante 71 em relação circundante à extremidade a jusante do tubo de alimentação de líquido 58 com um anel O-ring de vedação 72 interposto entre eles. A ponta de pulverização 70 inclui uma seção intermediária cônica ou afunilada para dentro 74 e uma seção de nariz cilíndrica a jusante 76 que define uma passagem de fluxo cilíndrica 75 e um orifício de descarga de líquido 78 da ponta de pulverização 70. A ponta de pulverização 70 neste caso tem um flange de retenção radial segmentado 78 estendendo para o exterior da seção cilíndrica a montante 71 que define uma pluralidade de passagens de ar 77, como será aparente.

[0034] Para canalizar o líquido do tubo de alimentação 58 para dentro e através da ponta de pulverização 70 enquanto continua a carregar eletrostaticamente o líquido conforme ele é direcionado através da ponta de pulverização 70, uma unidade de pino eletricamente condutora 80 é suportada dentro da ponta de pulverização 70 em relação condutora encostando eletricamente para a extremidade a jusante do tubo de alimentação 58. A unidade de pino 80, neste caso, compreende uma seção de cubo cilíndrico a montante 81 formada com uma seção de parede cônica a jusante 82 suportada dentro da seção cônica intermediária 74 da ponta de pulverização 70. A seção de cubo cilíndrica 81 é formada com uma pluralidade de vias de passagem de fluxo de líquido radial espaçadas circularmente 83 (Figura 8) que se comunicam entre o tubo de alimentação de líquido 58 e a seção de passagem de ponta de pulverização cilíndrica 75. É visto que a unidade de pino eletricamente condutora 80, quando assentada dentro da ponta de pulverização 70, suporta fisicamente em relação à extremidade a jusante do tubo de alimentação de líquido 58.

[0035] Para concentrar a carga elétrica na descarga de líquido da ponta de pulverização, a unidade de pino 80 tem um pino de eletrodo central estendendo para baixo 84 suportado em relação concêntrica à passagem de ponta de pulverização 75, de modo que o orifício de descarga de líquido 78 esteja circularmente disposto sobre o pino de eletrodo 84. O pino de eletrodo 84 tem uma extremidade pontiaguda gradualmente afunilada estendendo a uma distância, como entre cerca de 0,635 cm e 1,27 cm (¼ e ½ polegada), além do orifício de descarga de ponta de pulverização anelar 78. O aumento de contato do líquido sobre o pino de eletrodo saliente 84 à medida que sai da ponta de pulverização 70, aumenta ainda mais a concentração da carga no líquido de descarga para maior decomposição e distribuição de partículas líquidas.

[0036] Alternativamente, como representado na Figura 8A, ao pulverizar líquidos mais viscosos, o conjunto de ponta de pulverização de descarga 34 pode ter uma seção de cubo 81, semelhante à descrita acima, mas sem o pino do eletrodo central estendendo para baixo 84. Este arranjo fornece passagem mais livre do líquido mais viscoso através da ponta de pulverização, enquanto a carga eletrostática para descarga de líquido ainda melhora a decomposição de líquido para uma secagem mais eficiente desses líquidos viscosos.

[0037] O conjunto de ponta de pulverização de descarga 34 inclui ainda uma tampa de ar ou gás 90 disposta em torno da ponta de pulverização 70 que define uma passagem de ar de atomização anelar 91 em torno da ponta de pulverização 70 e que retém a ponta de pulverização 70, unidade de pino 80 e o tubo de alimentação de líquido 58 em relação condutora montada um ao outro. A tampa de ar 90, neste caso, define uma seção de passagem de fluxo de ar pressurizado cônico 91a sobre a extremidade a jusante da ponta de pulverização 70 que comunica através das passagens de ar espaçadas circularmente 77 no flange de retenção de ponta de pulverização 78 com a passagem de ar anelar 60 entre o tubo de alimentação de líquido 58 e o membro de corpo cilíndrico externo 55 para direcionar uma corrente de descarga de ar ou gás pressurizado através de um orifício de descarga anelar 93 em torno do nariz de ponta de pulverização 76 e descarga de líquido do orifício de descarga de líquido de ponta de pulverização 78. Para reter os componentes internos do bico de pulverização em relação montada, a tampa de ar 90 tem uma extremidade cilíndrica a montante 95 em engate roscado em torno de uma extremidade roscada externa a jusante do membro cilíndrico externo 55. A tampa de ar 90 tem um contrafuro 96 que recebe e suporta o flange radial segmentado 78 da ponta de pulverização 70 para suportar a ponta de pulverização 70 e, portanto, a unidade de pino 80 e o tubo de alimentação de líquido 58 em relação condutora elétrica com o eletrodo a montante 48.

[0038] O conjunto de bico de pulverização 16 é operável para descarregar uma pulverização de partículas líquidas carregadas eletrostaticamente na câmara de secagem

12. Na prática, verificou-se que o conjunto de bico de pulverização eletrostática ilustrado 16 pode ser operado para produzir gotículas de partículas líquidas extremamente finas, como na ordem de 70 mícrons de diâmetro. Como ficará evidente, devido à natureza de decomposição e repelência de tais partículas de pulverização líquidas finas e gás de secagem aquecido introduzido na câmara de secagem, tanto a partir da entrada de ar de aquecimento 15 quanto do conjunto de bico de pulverização assistido por ar 16, as partículas líquidas são suscetíveis a secagem rápida e eficiente em forma de partículas finas. Deve ser entendido que, embora o conjunto de bico de pulverização eletrostática ilustrado 16 tenha tido utilidade particular em conexão com a presente invenção, outros bicos e sistemas de pulverização eletrostática podem ser usados, incluindo bicos de pulverização rotativos hidráulicos eletrostáticos e bicos de pulverização eletrostática de alta pressão e baixo volume de tipos conhecidos.

[0039] De acordo com um recurso adicional importante da presente modalidade, a câmara de secagem 12 tem um revestimento isolante não metálico interno 100 disposto em relação espaçada concêntrica para a superfície da parede interna 12a da câmara de secagem 12 na qual partículas de pulverização líquidas carregadas eletrostaticamente a partir do conjunto de bico de pulverização 16 são descarregadas. Como representado na Figura 2, o revestimento tem um diâmetro d menor que o diâmetro interno d1 da câmara de secagem 12, de modo a fornecer um espaçamento de ar isolante 101, de preferência pelo menos cerca de 5 cm (cerca de 2 polegadas), com a superfície da parede externa 12a da câmara de secagem 12, mas outras dimensões podem ser usadas. Nesta modalidade, o revestimento 100 é não estrutural, sendo de preferência feito de um material plástico flexível não permeável 100a (Figuras 3 e 3A). Alternativamente, como ficará aparente, pode ser feito de um material rígido não permeável não condutor 100c (Figura 3D), um material de filtro permeável 100b (Figura 3B), ou em parte de um material não permeável 100a e em parte um material de filtro permeável 100b (Figura 3C).

[0040] De acordo com outro aspecto da presente modalidade, a torre de processamento 11 tem uma construção montada com desconexão rápida que facilita o conjunto e a montagem do revestimento anelar 100 em relação eletricamente isolada à parede externa da câmara de secagem 12. Para esse fim, o revestimento isolante anelar 100 é suportado em extremidades opostas pelos respectivos conjuntos de anel de afastamento superior e inferior 104 (Figuras 1, 3, 13, 13A, 14 e 17). Cada conjunto de anel 104, neste caso, inclui um anel cilíndrico interno 105 ao qual uma extremidade do revestimento 100 é anexada e uma pluralidade de pernos (“studs”) de afastamento não condutivos, de polipropileno ou outro plástico, espaçados circularmente, 106 fixados em uma relação radial estendida para o exterior para o anel de afastamento 105. Na modalidade ilustrada, a extremidade superior do revestimento 100 é dobrada sobre o topo do anel de afastamento 105 do conjunto de anel superior 104 e fixada a ele por uma gaxeta de borracha anelar configurada em U 108 posicionada sobre a extremidade dobrada do revestimento 100 e o anel de afastamento 105 (Figura 13). A extremidade inferior do revestimento 100 é treinada de maneira semelhante em torno do fundo do anel de afastamento 105 do conjunto de anel inferior 104 e presa a ele por uma gaxeta de borracha semelhante 108 (Figura 13). Gaxetas de borracha semelhantes 108 também são suportadas nas extremidades internas opostas dos anéis de afastamento cilíndricos 105 dos conjuntos de anel 104 para proteger o revestimento 100 de danos pelas bordas expostas dos anéis de afastamento 105.

[0041] Para prender cada conjunto de anel de afastamento 104 dentro da câmara de secagem 12, um anel de montagem respectivo 110 é afixado, como por soldagem, a um lado externo da câmara de secagem 12. Os parafusos de fixação de aço inoxidável 111 estendem através de aberturas alinhadas no anel de montagem 110 e parede externa da câmara de secagem 12 para engatar de maneira roscada nos pernos de afastamento

106. Um anel O-ring de borracha 112 neste caso é fornecido sobre a extremidade de cada perno de afastamento 106 para vedar a parede interna da câmara de secagem 12, e uma arruela de vedação ligada com neoprene 114 é disposta em torno da cabeça de cada parafuso de retenção 111.

[0042] Para prender a cobertura de topo de câmara de secagem 14 no lugar na câmara de secagem 12 em relação selada ao conjunto de anel de afastamento superior 104, uma matriz anelar 120 (Figuras 1 e 2) conjuntos de trava removível espaçados 121 são fixados ao anel de montagem 110 (Figuras 13-14) em locais espaçados circularmente intermediários aos pernos de afastamento 106. Os conjuntos de trava 121 podem ser de um tipo conhecido tendo um gancho de tração estendendo para cima 122 posicionável sobre uma borda marginal de topo da cobertura 14 e puxados para dentro para uma posição bloqueada como um incidente para movimento de articulação para baixo de um braço de trava 124 para uma posição de trava para reter a cobertura de topo 14 contra a gaxeta em forma de U 108 sobre a borda superior do anel de afastamento 105 e uma gaxeta em forma de U anelar de grande diâmetro semelhante 126 em torno de uma borda superior da câmara de secagem cilíndrica 12. Os conjuntos de trava 121 podem ser facilmente destravados pelo movimento de articulação reverso dos ganchos de trava 124 para mover os ganchos de tração 122 para cima e para fora para permitir a remoção da cobertura de topo 14 quando necessário. Uma matriz anelar semelhante 120a dos conjuntos de trava 121 é fornecida em torno de um anel de montagem 110 adjacente ao fundo da câmara de secagem 12, neste caso tendo ganchos de tração 124 posicionados para baixo em relação subjacente a uma flange estendendo para o exterior 129 do cone de coleta 18 para reter o flange 129 do cone de coleta 18 em relação selada com gaxetas de borracha 108, 126 em torno da borda de fundo do anel de afastamento 105 e a borda cilíndrica de fundo da câmara de secagem 12 (Figura 13A). Deve ser entendido que, para aplicações particulares, o revestimento 100, anéis O-ring e outras gaxetas de vedação 108, 126 podem ou não ser feitos de materiais compatíveis com FDA.

[0043] Durante a operação do conjunto de bico de pulverização eletrostática 16, o líquido abastecido ao conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 a partir de um suprimento de líquido, que neste caso é um tanque de retenção de líquido 130, como representado na Figura 15, é direcionado pelo conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 em uma zona de secagem eficaz 127 definida pelo revestimento anelar 100. O líquido é abastecido a partir do tanque de retenção de suprimento de líquido 130 através de uma linha de suprimento ou entrega de líquido 131 conectada ao acessório de entrada de líquido 38 do conjunto de bico de pulverização 16 através de uma bomba 132, que preferencialmente é uma bomba doseadora peristáltica tendo um sistema de rolo de direcionamento de líquido operável em uma maneira convencional. A bomba doseadora peristáltica 132, neste caso, como representado na Figura 16A, compreende três rolos de bomba isolados eletricamente de plástico 33 dentro de um alojamento de bomba de plástico 37. A linha de suprimento ou entrega de líquido 131, neste caso, é uma tubulação blindada eletricamente, e a câmara de secagem de aço inoxidável 12 é preferencialmente aterrada por uma linha de aterramento aprovada através do quadro de suporte 24 à qual é presa com contato de metal com metal.

[0044] Um controlador eletrônico 133 é operacionalmente conectado aos vários atuadores e dispositivos elétricos ou eletrônicos do sistema de secagem por pulverização eletrostática, como um motor elétrico 134, a bomba 132, o conjunto de bico de pulverização de líquido 16, um gerador de alta tensão fornecendo tensão elétrica ao cabo de alta tensão 44, e outros, e opera para controlar sua operação. Enquanto um único controlador é mostrado, deve ser apreciado que um arranjo de controlador distribuído incluindo mais de um controlador pode ser usado. Como mostrado, o controlador 133 é capaz de operar em resposta a um programa como um controlador lógico programável. As várias conexões operáveis entre o controlador 133 e os vários outros componentes do sistema são omitidas da Figura 15 para maior clareza.

[0045] De acordo com um outro aspecto da presente modalidade, a bomba 132 é operada pelo motor elétrico 134 (Figura 16), disposto em relação eletricamente isolada para a bomba 132 e a linha de suprimento de líquido 131 acoplando a bomba 132 para o conjunto de bico de pulverização 16 para impedir que uma carga elétrica no motor 134 seja carregada eletrostaticamente pelo conjunto de bico de pulverização 16. Para esse fim, o motor de acionamento 134 tem um eixo de saída 135 acoplado ao eixo de acionamento de cabeça de bomba 136 por um segmento de acionamento não condutor eletricamente 138, tal como feito de nylon rígido, que isola a bomba 132 do motor de acionamento elétrico 134. O segmento de acionamento não condutor 138 na modalidade ilustrada tem um diâmetro de cerca de 3,8 cm (cerca de 1,5 polegadas) e um comprimento axial de cerca de 12,7 cm (cerca de 5 polegadas). O eixo de acionamento de motor elétrico 135, neste caso, transporta uma placa de anexação 139 que é fixada ao segmento de acionamento não condutivo 138 pelos parafusos 141. O eixo de acionamento de cabeça de bomba 136 transporta de maneira semelhante uma placa de anexação 140 afixada por parafusos 141 na extremidade oposta do segmento de acionamento não condutivo 138.

[0046] Um gerador de tensão eletrostática 222 é eletricamente conectado ao conjunto de bico 16 através de uma linha elétrica 224 para fornecer uma tensão que carrega eletrostaticamente as gotículas de líquido pulverizadas. Na modalidade ilustrada, a linha elétrica 224 inclui um elemento de resistor variável 226, que é opcional e que pode ser ajustado manual ou automaticamente para controlar a tensão e a corrente fornecidas ao conjunto de bico de pulverização

16. Um fio de aterramento opcional 228 também é conectado eletricamente entre a linha de suprimento de líquido 131 e um terra 232. O fio de aterramento 228 inclui um resistor variável 230 que pode ser ajustado manual ou automaticamente para controlar uma tensão que está presente no fluido. Na modalidade ilustrada, o fio de aterramento é colocado antes da bomba 132 para controlar o estado de carga elétrica do fluido fornecido ao sistema. O sistema pode ainda incluir sensores comunicando o estado carregado do fluido ao controlador 133, de modo que o sistema possa automaticamente monitorar e controlar seletivamente o estado de carga do líquido controlando a resistência do resistor de aterramento variável 230 para drenar a carga da linha de líquido no sistema.

[0047] O motor de acionamento 134, que também está adequadamente aterrado, neste caso, é suportado dentro de um alojamento de montagem de motor de plástico não condutor

144. O tanque de retenção de líquido ilustrado 130 é suportado em uma balança de líquido 145 para permitir monitorar a quantidade de líquido no tanque 130, e uma barreira de isolamento elétrico 146 é fornecida entre a parte inferior do tanque de retenção de líquidos 130 e a balança

145. Deve ser entendido que, em vez da bomba peristáltica 132, poderiam ser utilizados vasos de pressão de plástico e outros tipos de bombas e sistemas de entrega de líquido que podem ser eletricamente isolados de seu sistema operacional elétrico.

[0048] Gás pressurizado direcionado ao acessório de entrada de ar de atomização 18 do conjunto de bico de pulverização 16, neste caso, origina-se a partir de um suprimento de nitrogênio a granel 150 que comunica com o acessório de entrada de ar de atomização 18 do conjunto de bico de pulverização 16 através de uma linha de suprimento de gás 151 (Figura 15). Um aquecedor de gás 152 é fornecido na linha de suprimento 151 para permitir que o gás de nitrogênio inerte seco seja fornecido ao conjunto de bico de pulverização 16 em uma temperatura e pressão controladas. Será entendido que, embora o nitrogênio seja descrito como o gás de atomização em conexão com a presente modalidade, outros gases inertes poderiam ser usados, ou outros gases com ar poderiam ser usados desde que o nível de oxigênio dentro da câmara de secagem fosse mantido abaixo de um nível que criaria uma atmosfera combustível com as partículas de pó seco dentro da câmara de secagem que são inflamáveis por uma faísca ou outro mau funcionamento elétrico do conjunto de bico de pulverização eletrostática ou outros elementos controlados eletronicamente do sistema de secagem.

[0049] De acordo com um aspecto adicional importante da presente modalidade, o gás de atomização de nitrogênio aquecido fornecido ao conjunto de bico de pulverização 16 e direcionado para a câmara de secagem 12 como um incidente à atomização do líquido sendo pulverizado na câmara de secagem 12 é continuamente recirculado através da câmara de secagem 12 como o meio de secagem. Como será entendido com referência adicional à Figura 15, o gás de secagem introduzido na câmara de secagem 12, tanto da entrada de gás de secagem 15 quanto do conjunto de bico de pulverização 16, circulará o comprimento de câmara de secagem 12, secando eficientemente as partículas líquidas carregadas eletrostaticamente pulverizadas na câmara de secagem 12 para forma de pó. O pó seco migrará através do cone de coleta de pó 18 para a câmara de coleta de pó 21, onde poderá ser removido por meios apropriados, manualmente ou por outros meios automatizados.

[0050] O cone de coleta de pó ilustrado 18, como melhor representado nas Figura 10 e 10A, tem uma seção cilíndrica superior 155, uma seção intermediária cônica afunilada interna 156, e uma seção de entrega de pó cilíndrica inferior 158 que estende centralmente através do alojamento de elemento de filtro 19 para canalizar o pó seco para a câmara de coleta de pó 21. O alojamento de elemento de filtro 19, neste caso, tem um par de filtros HEPA anelares empilhados verticalmente 160 montados em relação espaçada para o exterior circundante em relação às seções inferiores do cone de coleta de pó 18. O cone de coleta de pó ilustrado 18 tem um flange radial estendendo para o exterior 161 intermediário a suas extremidades posicionadas sobre o filtro superior 160 no alojamento de elemento de filtro 19 com uma vedação anelar 162 interposta entre o flange radial 161 e o alojamento de elemento de filtro 19. Enquanto a maior parte do pó seco cairá para baixo através do cone de coleta 18 na câmara de coleta de pó 19, apenas as partículas mais finas permanecerão arrastadas no gás de secagem à medida que migra para cima em torno das seções de fundo do cone de coleta de pó 18 e depois para o exterior através dos filtros HEPA 160 que restringem e filtram o pó fino antes de sair pela saída de gás de exaustão 20 do alojamento de filtro 19.

[0051] Alternativamente, como representado nas Figuras 11, 11A e 11B, um alojamento de elemento de filtro

19a pode ser usado que compreende uma pluralidade de filtros cilíndricos espaçados circularmente 160a que são montados em relação vertical dependente a partir de um painel de suporte transversal intermediário 163 de um alojamento 19a. O gás latente com partículas de pó direcionadas a partir do cone de coleta 18 para uma câmara de coleta inferior flui transversalmente através dos filtros 160a para um plenum de exaustão comum 164 dentro do alojamento de elemento de filtro 19a acima do painel de suporte transversal 163 para comunicação através de uma porta de saída 20a com as partículas sendo restringidas do fluxo de ar pelos filtros 160a. Para limpar periodicamente os filtros 160a, os filtros 160a cada um tem um respectivo dispositivo de limpeza de filtro de ar de pulso reverso 167 de um tipo divulgado na Patente dos EUA 8.876.928 atribuída ao mesmo requerente que o presente pedido, cuja divulgação é incorporada aqui por referência. Cada um dos dispositivos de limpeza de filtro de ar de pulso reverso 167 tem uma respectiva linha de suprimento de gás 167a para acoplar a um suprimento de ar pulsado.

[0052] Os dispositivos de limpeza de filtro de ar de pulso reverso ilustrados 21, como representado nas Figuras 11A e 11B, cada inclui um bico de pulso reverso 240 tendo uma entrada de gás 241 em uma parede superior do plenum de exaustão 164 fixada por um retentor anelar 242 para conexão à linha de suprimento de gás comprimido 167a acoplada a uma fonte de gás pressurizada, como nitrogênio. O bico 240 tem uma construção de fundo fechado cilíndrico que define uma passagem de ar interior oca 244 estendendo a partir da entrada 241 através do plenum de exaustão 164 e substancialmente do comprimento do filtro 160a. O bico 240 é formado com uma pluralidade de orifícios de descarga de diâmetro relativamente grande 246 em uma seção dentro do plenum de exaustão 164 e uma pluralidade de orifícios de descarga de ar de tamanho menor 248 no comprimento do bico 240 dentro do filtro 160a.

[0053] Para interromper o fluxo de gás de processo do alojamento de elemento de filtro 19a para o plenum de exaustão 164 durante a operação do bico de pulso reverso 240, um êmbolo de corte de porta de exaustão anelar 249 é disposto acima do bico de pulso reverso 160a para movimento axial dentro do plenum de exaustão 164 entre as posições de abertura e fechamento de porta de exaustão. Para controlar o movimento do êmbolo 249, um cilindro de êmbolo de abertura de fundo 250 é montado em uma relação dependente selada da parede superior do plenum de exaustão 164. O êmbolo ilustrado 249 inclui uma vedação anelar superior de diâmetro relativamente pequeno e um flange de guia 252 tendo um perímetro externo adaptado para engate de vedação deslizante com o interior do cilindro 250 e uma cabeça de válvula de diâmetro maior menor 254 disposta abaixo da extremidade terminal inferior do cilindro 250 para engate de vedação com uma porta de exaustão 253 no painel 163. O êmbolo 249 é de preferência feito de um material resiliente, e o flange de vedação e guia superior 252 e a cabeça de válvula inferior 254 têm configurações em forma de copo ou afuniladas para baixo.

[0054] O êmbolo 249 está disposto para movimento axial limitado ao longo do bico de pulso reverso 240 e é orientado para uma posição normalmente aberta ou retraída,

como mostrado na Figura 3, pela mola helicoidal 256 fixa em torno do perímetro exterior do bico de pulso reverso 240. Com o êmbolo de válvula 249 orientado para tal posição, gás de processo flui do alojamento de elemento de filtro 19a através do filtro 160a, abertura de exaustão 253 e para dentro do plenum de exaustão 164.

[0055] Durante um ciclo de limpeza de gás de pulso reverso, um pulso de gás comprimido é direcionado através do bico de pulso reverso 240 a partir da linha de entrada 167a. À medida que o gás comprimido viaja através do bico 160a, primeiro é direcionado através dos orifícios de diâmetro maior ou de atuação de êmbolo 246 para o cilindro de êmbolo 250 acima do flange de vedação e guia de êmbolo 252 e depois pelos orifícios menores do bico de pulso reverso 248. Uma vez que orifícios maiores 249 fornecem o percurso de menos resistência, gás flui primeiro para o cilindro de êmbolo 250 e, à medida que a pressão no cilindro 250 aumenta, força o êmbolo 249 para baixo contra a força de polarização da mola

256. Eventualmente, a pressão aumenta para um ponto em que supera a força da mola 256 e força o êmbolo 249 para baixo em direção à porta de exaustão 253, vedando-a temporariamente. Depois que o êmbolo 249 veda a porta de exaustão 253, o gás comprimido no cilindro de êmbolo externo 250 não pode mais deslocar o êmbolo 249 e a pressão de gás no cilindro de êmbolo 250 aumenta a um ponto em que o gás comprimido é então forçado através dos orifícios de bico menores 248 e contra o filtro 160a para desalojar o material particulado acumulado em torno de sua superfície externa.

[0056] Após o pulso de ar comprimido reverso e o desalojamento do particulado acumulado no filtro 160a,

pressão se dissipará dentro do cilindro de êmbolo 250 na medida em que não irá mais neutralizar a mola 256. O êmbolo 249 então se moverá para cima sob a força da mola 256 para sua posição retraída ou de repouso, destravando a porta de exaustão 253 para operação continuada do secador.

[0057] Ainda outra modalidade alternativa de um alojamento de elemento de filtro de gás de exaustão 270 e câmara de coleta de pó 271 montável em uma extremidade inferior da câmara de secagem 12 é representada nas Figuras 12-12B. Neste caso, um plenum de direção de pó superior 272 é montável em um lado inferior da câmara de secagem alongada 12, o alojamento de elemento de filtro 270 inclui uma pluralidade de filtros cilíndricos orientados verticalmente 274 e está disposto abaixo do plenum de direção de pó 272, um cone de direção de pó 275 é acoplado à parte inferior do alojamento de elemento de filtro 270, e a câmara de coleta de pó 271 é suportada em uma parte inferior do cone de direção de pó 275.

[0058] O plenum de direção de pó ilustrado 272 compreende uma parede de alojamento cilíndrica externa 289 montável em relação à parte inferior da câmara de secagem 12 e tendo uma extremidade superior aberta para receber gás e pó de secagem a partir da câmara de secagem 12 e zona de secagem 127. Alojado dentro do plenum de direção de pó 272, está um plenum de exaustão configurado conicamente abrindo para baixo 281, que define na sua parte inferior uma câmara de exaustão 282 (Figura 12B) e no seu lado superior direciona o gás de secagem e o pó a partir da câmara de secagem 12 para baixo e para fora em torno de um perímetro externo do plenum de exaustão cônico 281.

[0059] O alojamento de elemento de filtro 270 compreende uma parede de alojamento cilíndrica externa 284 montada em relação selada por meio de uma vedação anelar 285 a uma borda periférica de fundo do plenum de direção de pó 272 e uma proteção de filtro cilíndrica interna 286 montada em relação selada por meio de uma vedação anelar 288 para a borda periférica de fundo do plenum de exaustão cônico 281. O plenum de exaustão cônico 281 e a proteção de filtro cilíndrica interna 286 são suportadas dentro de uma parede de alojamento cilíndrica externa 289 do plenum de direcionamento de gás 272 e do alojamento de elemento de filtro 270 pela pluralidade de suportes radiais 290 (Figura 12A), de modo a definir passagens de ar 291 que se comunicam sobre o perímetro de fundo do plenum de exaustão cônico 281 e uma via de passagem de gás anelar 292 entre a proteção de filtro cilíndrica interna 286 e a parede de alojamento cilíndrica externa 284, de modo que o gás e o pó que passam através do plenum de direção de pó 272 são direcionados pelo plenum de exaustão cônico 281 externamente ao redor da proteção de elemento de filtro 281 no cone de direção de pó subjacente 275 e câmara de coleta 271.

[0060] Os filtros cilíndricos 274, neste caso, são suportados em relação dependente a uma placa de suporte circular 295 fixamente disposta abaixo do lado de baixo do plenum de exaustão cônico 281 abrindo para baixo. A placa de suporte de filtro circular 295 neste caso é montada ligeiramente rebaixada em relação a um perímetro superior da proteção cilíndrica 286 e define uma parede de fundo da câmara de exaustão 282. Os filtros cilíndricos ilustrados 274 estão cada um na forma de cartucho compreendendo um elemento de filtro cilíndrico 296, uma placa de retenção de cartucho cilíndrica superior 298, uma tampa de extremidade de fundo e placa de vedação 299 com elementos de vedação anelares interpostos 300, 301, 302. Para prender os cartuchos de filtro em relação montada, a placa de retenção de cartucho superior 298 tem um membro de suporte em forma de U dependente 304 com um perno de extremidade inferior rosqueado 305 posicionável através de uma abertura central na tampa de extremidade de fundo 299, que é fixada por uma porca 306 com um anel de vedação de anel O-ring 308 interposto entre as mesmas. A placa de retenção superior 298 de cada cartucho de filtro é fixada em relação selada em torno de uma respectiva abertura circular 310 na placa de suporte central 295 com o elemento de filtro 296 disposto em relação dependente a um lado inferior da placa de suporte 295 e com uma abertura central 311 na placa de suporte 298 comunicando entre a câmara de exaustão 282 e o interior do elemento de filtro cilíndrico 296. Os cartuchos de elemento de filtro, neste caso, são dispostos em uma relação circularmente espaçada em torno de um centro da proteção interna 274.

[0061] O alojamento de elemento de filtro 270, neste caso, é preso ao plenum de direção de pó 272 por grampos removíveis 315 ou fixadores semelhantes para permitir fácil acesso aos cartuchos de filtro. A proteção de filtro interna 286 também é montável de maneira removível em relação aos filtros cilíndricos 274, como por uma conexão de pino e fenda, para permitir o acesso aos filtros para substituição.

[0062] Durante a operação do sistema de secagem, será visto que o gás de secagem e o pó direcionados para o plenum de direção de pó 272 serão canalizados em torno do plenum de exaustão cônico 281 para as vias de passagem anelares 291, 292 em torno da proteção de elemento de filtro interno 274 para baixo para o cone de direção de pó 275 e câmara de coleta 271 para coleta na câmara 271. Enquanto a maior parte do pó seco restante no fluxo de gás migrará para a câmara de coleta de pó 271, como indicado anteriormente, o material particulado transportado em gás fino será separado e retido pelos filtros anelares 274 quando o gás de secagem passa através dos filtros para o plenum de exaustão de gás de secagem 282 para saída através de uma porta de exaustão de gás de secagem 320 e recirculação para a câmara de secagem 12, como será aparente.

[0063] Para limpar os filtros cilíndricos 274 do acúmulo de pó durante o curso do uso do sistema de secagem, os filtros cilíndricos 274 têm cada um respectivo dispositivo de limpeza de pulso de gás reverso 322. Para esse fim, o plenum de direção de gás 272 neste caso tem um canal de coletor de gás pressurizado anelar externo 321 acoplado a um suprimento de ar pressurizado adequado. Cada dispositivo de limpeza de pulso de ar reverso 322 tem uma respectiva linha de suprimento de gás pressurizado 325 acoplada entre o canal de coletor de gás pressurizado anelar 321 e uma respectiva válvula de controle 326, que neste caso é montada no lado externo do plenum de direção de ar 272. Uma linha ou tubo de direção de pulso de gás 328 estende a partir da válvula de controle 326 radialmente através do plenum de direção de ar 272 e a parede cônica do plenum de exaustão 329 e, em seguida, com um ângulo reto gira para baixo com uma extremidade de descarga terminal 329 da linha de direção de pulso de gás 328 disposta acima e em relação à abertura central 311 da placa de retenção de cartucho de filtro 298 e elemento de filtro cilíndrico subjacente 296.

[0064] Por controle seletivo ou automatizado apropriado da válvula de controle 326, a válvula de controle 26 pode ser ciclicamente operada para descarregar pulsos do gás comprimido a partir da linha 328 axialmente para o filtro cíclico 274 para desalojar pó acumulado na parede externa do elemento de filtro cilíndrico 296. A extremidade de descarga 329 da linha de direcionamento de gás de pulso 328 é preferencialmente disposta em relação espaçada a uma extremidade superior do filtro cíclico 274 para facilitar a direção dos impulsos de gás comprimido para o elemento de filtro 296 enquanto simultaneamente extrai gás a partir da câmara de exaustão 282 que facilita impulsos de fluxo reverso que desalojam pó acumulado a partir do elemento de filtro

296. De preferência, a extremidade de descarga 329 do tubo de ar 328 é afastada a uma distância a partir da extremidade superior do elemento de filtro cilíndrico, de modo que o fluxo de ar em expansão, representado como 330 na Figura 12B, ao alcançar o cartucho de filtro, possui um perímetro externo correspondendo substancialmente ao diâmetro da abertura central 311 na placa de retenção de cartucho 298. Na modalidade exemplar, o tubo de direção de ar 28 tem um diâmetro de cerca de 2,54 cm (uma polegada) e a extremidade de descarga 329 é afastada a uma distância de cerca de 6,35 cm (duas polegadas e meia) a partir da placa de retenção 298

[0065] A câmara de coleta de pó 271, neste caso, tem uma válvula de borboleta circular 340 (mostrada na Figura 12B em uma forma de separação dentro da câmara de coleta de pó 271) montada em uma extremidade superior da câmara de coleta 271 operável por um dispositivo de acionamento adequado 341 para movimento rotativo entre uma posição vertical ou aberta que permite que o pó seco seja direcionado para a câmara de coleta 271 e uma posição fechada horizontal que bloqueia a passagem de pó seco para a câmara de coleta 271 quando o pó está sendo removido. Alternativamente, será entendido que a câmara de coleta de pó 271 pode depositar o pó diretamente sobre um veículo móvel a partir de uma extremidade de fundo aberta.

[0066] Para permitir a recirculação e reutilização do gás de secagem existente a partir do alojamento de elemento de filtro 19a, a saída de exaustão 20 do alojamento de filtro 19 é acoplada a uma linha de recirculação 165 que por sua vez é conectada à porta de entrada de gás de aquecimento 15 da cobertura de topo 14 da câmara de aquecimento 12 através de um condensador 166, um ventilador 168 e um aquecedor de gás de secagem 169 (Figura 15). O condensador 170 remove qualquer vapor de água a partir da corrente de fluxo de gás de exaustão por meio de bobinas de condensação resfriadas a água fria 170a tendo as respectivas linhas de suprimento e retorno de água fria 171, 172. O condensado a partir do condensador 170 é direcionado para um reservatório de coleta 174 ou para um dreno. O gás nitrogênio seco é então direcionado pelo ventilador 168 através do aquecedor de gás 169 que reaquece o gás de secagem após o resfriamento no condensador 170 para uma temperatura aquecida predeterminada para a secagem de pó particular operando para redirecionamento de volta para a porta de entrada de gás de aquecimento 15 e para a câmara de aquecimento 12. Uma válvula de controle de exaustão 175 acoplada à linha de recirculação 165 entre o ventilador 168 e o aquecedor 169 permite que o excesso de gás de nitrogênio introduzido no sistema a partir do conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 seja ventilado para um trabalho de duto de exaustão apropriado 176. O fluxo de exaustão a partir da válvula de controle 175 pode ser ajustado para coincidir com o excesso de nitrogênio introduzido na câmara de secagem 12 pelo conjunto de bico de pulverização eletrostática 16. Será apreciado que pelo controle seletivo da válvula de controle de fluxo de exaustão 175 e do ventilador 168 um vácuo ou nível de pressão na câmara de secagem 12 pode ser seletivamente controlado para operações de secagem particulares ou com a finalidade de controlar a evaporação e exaustão de voláteis. Embora um condensador de água fria 170 tenha sido mostrado na modalidade ilustrada, deve ser entendido que outros tipos de condensadores ou meios para remover a umidade a partir da corrente de fluxo de gás em recirculação podem ser usados.

[0067] Será apreciado que o gás de secagem introduzido na zona de secagem efetiva 127 definida pelo revestimento flexível 100, tanto a partir do conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 quanto da porta de entrada de gás de secagem 15, é um gás inerte seco, isto é, nitrogênio na modalidade ilustrada, que facilita a secagem das partículas líquidas pulverizadas na câmara de secagem 12 pelo conjunto de bico de pulverização eletrostática 16. A recirculação do gás de secagem inerte, como descrito acima, também purga o oxigênio do gás de secagem, a fim de evitar a chance de uma explosão perigosa de pó dentro da câmara de secagem no caso de uma faísca não intencional do conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 ou de outros componentes do sistema.

[0068] A recirculação do gás de secagem inerte através do sistema de secagem por pulverização 10, além disso, foi encontrada para permitir a operação energética altamente eficiente do sistema de secagem por pulverização 10 em temperaturas de operação significativamente mais baixas, e, correspondentemente, com economias de custos significativas. Como indicado anteriormente, emulsões a serem pulverizadas são tipicamente compostas por três componentes, por exemplo, água (solvente), amido (veículo) e um óleo aromatizado (núcleo). Nesse caso, o objetivo da secagem por pulverização é formar o amido ao redor do óleo e secar toda a água com o gás de secagem. O amido permanece como uma camada protetora ao redor do óleo, impedindo-o de oxidar. Verificou-se que este resultado desejado é mais facilmente alcançado quando uma carga eletrostática negativa é aplicada à emulsão antes e durante a atomização.

[0069] Embora a teoria de operação não esteja totalmente entendida, cada um dos três componentes da emulsão pulverizada tem diferentes propriedades elétricas. A água sendo a mais condutora do grupo, atrairá facilmente o maior número de elétrons, depois o amido e, finalmente, óleo, sendo o mais resistivo, mal atrai elétrons. Sabendo que cargas opostas atraem e cargas iguais se repelem, as moléculas de água, todas com a maior carga similar, têm a força mais repulsiva uma em relação à outra. Essa força direciona as moléculas de água para a superfície externa da gota, onde elas têm a maior área de superfície para o gás de secagem, o que melhora o processo de secagem. As moléculas de óleo com uma carga menor permaneceriam no centro da gota. Acredita-se que esse processo contribua para uma secagem mais rápida, ou secagem com uma fonte de calor mais baixa, bem como para um revestimento mais uniforme. O teste do pó seco por pulverização produzido pelo presente sistema de secagem por pulverização operado com uma temperatura de gás de secagem de entrada de 90 graus C encontrou o pó comparável ao seco em processos de secagem por pulverização convencionais operáveis a 190 graus C. Além disso, em alguns casos, o sistema de secagem por pulverização em questão pode ser operado de forma eficaz sem aquecimento do gás de secagem

[0070] A eficiência de encapsulamento, ou seja, a uniformidade do revestimento do pó seco, também foi igual à alcançada na secagem por pulverização a temperaturas mais altas. Verificou-se ainda que a secagem a baixa temperatura reduzia significativamente os aromas, odores e componentes voláteis descarregados no ambiente em comparação com a secagem por pulverização convencional, indicando ainda que a superfície externa da partícula seca era mais uniforme e completamente formada de amido. A redução de aromas e odores de descarga aprimora ainda mais o ambiente de trabalho e elimina a necessidade de eliminar esses odores que podem ser irritantes e / ou prejudiciais para o pessoal operacional. O processamento em temperatura mais baixa também permite a secagem por pulverização de componentes sensíveis à temperatura (orgânicos ou inorgânicos) sem danificar ou afetar adversamente os compostos.

[0071] Se durante um processo de secagem alguma partícula pode grudar ou acumular-se de outra forma na superfície do revestimento 100, um dispositivo de agitação de revestimento é fornecido para transmitir periodicamente um movimento de agitação ao revestimento 100 suficiente para remover qualquer pó acumulado. Na modalidade ilustrada, a câmara de secagem 12 tem uma porta de válvula de agitação de revestimento pneumática lateral 180 que é acoplada a um tanque pneumático 181 que pode ser acionado periodicamente para direcionar o ar pressurizado através da porta de válvula de agitação de revestimento pneumática 180 e para o espaço de ar anelar entre o revestimento 100 e a parede externa da câmara de secagem 12 que agita o revestimento flexível 100 para trás e para frente com força suficiente para desalojar qualquer pó acumulado. O ar pressurizado é preferencialmente direcionado para a porta de válvula de agitação de revestimento pneumático 180 em uma maneira pulsante, a fim de acentuar esse movimento de agitação. Alternativamente, será entendido que meios mecânicos podem ser usados para agitar o revestimento 100.

[0072] Para garantir a contaminação cruzada entre diferentes usos seletivos sucessivos do sistema de secagem por pulverização, como entre execuções de pós diferentes na câmara de secagem 12, as matrizes anelares 120, 120a dos fixadores de desconexão rápida 121 permitem a desmontagem da cobertura 14 e cone de coleção 18 a partir da câmara de secagem 12 para facilitar a substituição do revestimento

100. Uma vez que o revestimento 100 é feito de um material relativamente barato preferivelmente é descartável entre as execuções de diferentes pós, com substituição de um novo revestimento de substituição fresco sendo afetada sem despesa indevida.

[0073] Em conformidade com um outro recurso importante da presente modalidade, a câmara de secagem 12 é facilmente modificável para diferentes requisitos de secagem por pulverização. Por exemplo, para requisitos de secagem menores, um revestimento de diâmetro menor 100a pode ser usado para reduzir o tamanho da zona de secagem efetiva. Para esse fim, os conjuntos de anel de afastamento 104 a (Figura 18), semelhantes aos descritos acima, mas com anéis de afastamento internos de diâmetro menor 105 a, podem ser facilmente substituídos pelo conjunto de anel de afastamento de diâmetro maior 104. A substituição dos conjuntos de anel pode ser realizada destravando as matrizes espaçadas circularmente 120, 120a das travas 121 para a cobertura de topo 14 e o cone de coleta 18, removendo os conjuntos de anel de diâmetro maior 104 a partir da câmara de secagem 12, substituindo-os pelos conjuntos de anel de diâmetro menor 104a e revestimento 100a, e remontar e recolocar a cobertura de topo 14 e o cone de coleta 18 para a câmara de secagem

12. O revestimento de diâmetro menor 100a reduz efetivamente a zona de secagem na qual o gás de secagem aquecido e o gás de atomização são introduzidos para permitir secagem em lotes menores mais rápida e com maior eficiência energética.

[0074] Para permitir a secagem ainda mais eficiente de lotes menores, a câmara de secagem 12 tem uma construção modular que permite reduzir o comprimento de câmara de secagem 12. Na modalidade ilustrada, a câmara de secagem 12 compreende uma pluralidade, neste caso dois, módulos ou seções de câmara de secagem cilíndrica empilhadas verticais 185, 186. A seção de câmara inferior 186 é mais curta em comprimento que a seção de câmara superior 185. As duas seções de câmara de secagem cilíndrica 185, 186 novamente são fixadas de maneira liberável em conjunto por um conjunto 102b de fixadores de desconexão rápida circularmente espaçados 121 semelhantes aos descritos acima. O anel de montagem 110 para esta matriz 102b de fixadores 121 é soldado para a seção de câmara de secagem cilíndrica superior 185 adjacente à extremidade inferior da mesma e os fixadores 121 dessa matriz 102b são orientados com os ganchos de tração 122 posicionados para baixo para engatar e reter uma parte inferior de um flange radial externo de topo 188 (Figuras 1 e 2) da seção de câmara de secagem cilíndrica inferior 186. Após a liberação das duas matrizes 102 a, 102 b dos fixadores 121 afixando a seção cilíndrica inferior 186 à seção cilíndrica superior 185 e o cone de coleta 18, a seção cilíndrica inferior 186 pode ser removida, o conjunto de anel de afastamento inferior 104 reposicionado adjacente ao fundo da seção de câmara superior 185, e o revestimento 100 substituído por um revestimento de comprimento mais curto. A seção de câmara de secador cilíndrica superior 185 pode então ser fixada diretamente no cone de coleta de pó 18 com o conjunto de anel de afastamento inferior 104 entre os fixadores 121 da matriz 102b que engatam no flange anelar externo 129 do cone de coleta 18. Essa modificação permite o uso de uma zona de secagem efetiva com comprimento substancialmente menor para reduzir ainda mais os requisitos de aquecimento para a secagem em lotes menores.

[0075] Será apreciado que módulos ou seções de câmara de secagem cilíndrica adicionais 186 podem ser adicionados para aumentar ainda mais o comprimento efetivo da câmara de secagem 12. Para aumentar a quantidade de líquido pulverizado na câmara de secagem 12, com ou sem aumento de tamanho, uma pluralidade de conjuntos de bicos de pulverização eletrostática 16 pode ser fornecida na cobertura de topo 14, como representado nas Figuras 19 e 20. A pluralidade de conjuntos de bicos de pulverização 16, que podem ser fornecidos a partir dos suprimentos de líquido e nitrogênio comuns, são preferencialmente suportados em uma relação circunferencial espaçada entre si nas respectivas aberturas de montante previamente tampadas 190 na cobertura de topo 14 (Figura 4). A abertura de montagem central então não utilizada 192 (Figura 20) pode ser adequadamente tampada ou de outro modo fechada.

[0076] De acordo com ainda outro recurso desta modalidade, os componentes de desconexão rápida modulares da torre de secagem 11 permitem ainda a realocação do conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 a partir de uma posição no topo da câmara de secagem 12 para pulverização descendente para uma posição adjacente a fundo da câmara de secagem 12 para a direção ascendente de uma pulverização de líquido carregado eletrostaticamente para a câmara de secagem 12. Para esse fim, o conjunto de bico de pulverização 16 pode ser removido da cobertura de topo 14 e fixado em um suporte de montagem de bico de pulverização de fundo 195 (Figuras 21-24), que neste caso é montado dentro da seção de parede cilíndrica superior 155 do cone de coleta de pó 18 imediatamente adjacente ao fundo da câmara de secagem 12 para orientar o conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 para pulverizar o padrão de pulverização carregado para cima na câmara de secagem 12, como representado na Figura 21. O suporte de montagem de bico de fundo ilustrado 195, como representado nas Figuras 22-24,

inclui um cubo de montagem anelar central 196 para suportar o conjunto de bico de pulverização 16 adjacente a uma extremidade a montante que, por sua vez, é suportada na seção cilíndrica superior 155 do cone de coleta de pó 18 por uma pluralidade de hastes de montagem radiais 198 feitas de um material não condutor. As hastes de montagem radial 198 estão presas cada uma à seção cilíndrica da parede 155 pelos respectivos parafusos de aço inoxidável 199 (Figura 24) com uma arruela de vedação ligada de borracha 200 entre a cabeça do parafuso 199 e a superfície da parede externa do cone de coleta de pó 18 e um anel O-ring de vedação 201 é interposto entre a extremidade externa de cada haste de montagem 198 e a superfície da parede interna da seção de cone de coleta de pó 18. Teflon não condutor ou outras linhas de suprimento de líquido plástico e gás de atomização 205, 206, respectivamente, conectam radialmente externamente aos acessórios isolados 208, 209 pelo cone de coleta de pó 18, que por sua vez são conectados às linhas de suprimento de ar e líquido de atomização 151, 131. Um cabo de alimentação de alta tensão 210 também se conecta radialmente ao conjunto de bico através de um acessório isolado 211.

[0077] Com o conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 montado adjacente à parte inferior da câmara de secagem 12, uma abertura de montagem de bico de pulverização central 192 na cobertura 14 pode ser adequadamente tampada, bem como a porta de entrada de gás

15. O cone de coleta de pó 18 ainda tem uma entrada de gás de secagem orientada tangencialmente 215, que pode ser destampada e conectada à linha de recirculação de gás de secagem 165, e a cobertura 14, neste caso, tem um par de portas de exaustão 216 que também podem ser destampados para conexão com a linha de retorno de gás de aquecimento.

[0078] Com o conjunto de bico de pulverização 16 montado na parte inferior da câmara de secagem 12, as partículas de pulverização de líquido carregadas eletrostaticamente direcionadas para cima na câmara de secagem 12 são secas por gases de secagem, que neste caso são direcionados tangencialmente pela entrada de gás de aquecimento inferior 215 e aquecendo o gás de atomização a partir do conjunto de bico de pulverização 16, que novamente são ambos gases inertes secos, isto é, nitrogênio.

[0079] De acordo com esta modalidade, o revestimento anelar 100 na câmara de secagem 12 é de preferência feito de um meio de filtro 100b (Figura 3B) para permitir que o gás de secagem finalmente migre através do meio de filtro para sair das portas de exaustão superior 216 na cobertura 14 à linha de recirculação 165 para recirculação, reaquecimento, e redirecionamento para a porta de entrada de gás de fundo 215, como explicado acima. O pó seco pelo gás de secagem direcionado para cima e gás de atomização flutuará finalmente para baixo para dentro e através do cone de coleta de pó 18 para a câmara de coleta 19, como descrito acima, com apenas as partículas mais finas sendo filtradas pelo revestimento de meio de filtro 100. O agitador de revestimento pneumático novamente pode ser acionado periodicamente para impedir o acúmulo de pó no revestimento 100.

[0080] Pelo exposto, pode ser visto que a torre de processamento pode ser facilmente configurada e operada em uma variedade de modos de processamento para aplicações de pulverização particulares, como mostrado na tabela 220 na

Figura 25. O comprimento de câmara de secagem pode ser alterado opcionalmente adicionando ou removendo a seção de câmara de secador cilíndrica 186, o material do revestimento pode ser determinado seletivamente, como não permeável ou permeável, a orientação do bico de pulverização eletrostática pode ser alterada entre a pulverização de topo descendente ou a pulverização de fundo ascendente, e a direção de fluxo de gás processado pode ser alterada entre as direções descendente ou ascendente, com base na configuração desejada.

[0081] Enquanto nas modalidades anteriores, nitrogênio ou outro gás de secagem inerte é introduzido no sistema como gás de atomização no conjunto de bico de pulverização eletrostática 16, alternativamente, o gás de nitrogênio pode ser introduzido no gás de recirculação. No sistema de secagem por pulverização, como representado na Figura 25A, em que partes semelhantes às descritas acima receberam números de referência semelhantes aos descritos acima, nitrogênio ou outro gás inerte é introduzido no aquecedor de gás 169 a partir de uma linha de injeção de nitrogênio 169a para direção para a câmara de secagem 100 através da linha de suprimento e entrega de gás 169a e recirculação a partir da câmara de secagem 100 através do condensador 170, e ventilador 168 como descrito anteriormente. Nessa modalidade, o gás nitrogênio também pode ser abastecido ao conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 como gás de atomização, como descrito acima, ou ar, ou uma combinação de gás inerte e ar, pode ser fornecida ao conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 como o gás de atomização desde que não crie uma atmosfera de combustão dentro da câmara de secagem. A operação do sistema de secagem representado na Figura 25A é a mesma que a descrita anteriormente.

[0082] Com referência à Figura 25B, é mostrado outra modalidade alternativa do sistema de secagem semelhante à descrita acima, exceto que um cone de coleta de pó 18a direciona o pó para um alojamento de separador de ciclone / saco de filtro convencional 19a no qual o produto seco é descarregado a partir de uma saída inferior 19b e o ar de exaustão é direcionado a partir de uma linha de porta de exaustão superior 165 para recirculação através do condensador 170, o ventilador 168, o aquecedor de gás de secagem 169 e a câmara de secagem 11. Na Figura 25C, é mostrada uma modalidade alternativa do sistema de secagem semelhante à mostrada na Figura 25B, mas com uma linha de recirculação de pó fino 19c entre o alojamento de separador de ciclone e filtro de saco 19a e a extremidade superior da câmara de secagem 11. Partículas finas secas separadas no separador de ciclone 19a são recirculadas através da linha de recirculação de pó fino 19c para a câmara de secagem 11 para produzir potências tendo aglomerações de partículas finas. Novamente, o sistema opera da mesma forma que descrito anteriormente.

[0083] Com referência agora à figura 25D, é mostrada outra modalidade alternativa na forma de um sistema de secagem de pó de leito fluidizado. O sistema de secagem de pó tem novamente uma câmara de secagem cilíndrica 12 com um revestimento não permeável 100 disposto concentricamente na mesma e um conjunto de bico de pulverização eletrostática 16 para direcionar partículas líquidas carregadas eletrostaticamente para a zona de aquecimento efetiva 127 definida pelo revestimento 100 como descrito acima. Neste caso, uma seção de reservatório de coleta formada conicamente 18b comunica o pó da câmara de secagem 12 para uma câmara de coleta 19b através de um separador de tela de leito fluidizado 19c de um tipo convencional. Nesta modalidade, uma pluralidade de elementos de filtro cilíndricos de leito fluidizado 160b, semelhantes aos descritos em conexão com a modalidade da Figura 11A, são suportados a partir de uma placa transversal superior 163b que define um plenum de exaustão 164b adjacente a um topo da câmara de secagem 12. Neste caso, um ventilador 168 aspira o ar a partir do plenum de exaustão 164 b, a partir do qual pó e partículas foram filtrados para direção via a linha 165 através do condensador 170 e do aquecedor 169, para reintrodução na câmara de coleta de fundo 19b e recirculação para cima através da câmara de secagem 12. Os filtros 16b têm novamente dispositivos de limpeza de filtro de ar de pulso reversos 167b do tipo descrito na patente dos EUA 8.876.928 referenciada tendo respectivas válvulas de controle de ar 167 c para direcionar periodicamente ar pressurizado para e através dos filtros 16b para limpar os filtros 16b de pó acumulado.

[0084] Embora o revestimento não permeável 100 das modalidades anteriores seja de preferência feito de material não condutor flexível, como plástico, alternativamente poderia ser feito de um material plástico rígido, como representado na Figura 3D. Nesse caso, podem ser fornecidos espaçadores de montagem não condutores apropriados 100d para prender o revestimento em relação concêntrica dentro da câmara de secagem 12. Alternativamente, como mostrado na

Figura 3C, o revestimento permeável pode ser feito em parte, como um lado diametral, de um material de filtro permeável 100b que permite que o ar flua através do revestimento para exaustão e em parte, como em um lado diamétrico oposto, de um material não permeável 100a que impede que partículas secas sejam atraídas para o revestimento.

[0085] Como outra modalidade alternativa, o sistema de secagem por pulverização ilustrado pode ser facilmente modificado, como representado na Figura 15A, para uso no resfriamento por pulverização de correntes de fluxo derretidas, como ceras, ceras duras, e glicerídeos, em uma corrente de gás fria para formar partículas solidificadas. Itens semelhantes aos descritos acima receberam números de referência semelhantes. Durante o resfriamento por pulverização, uma matéria-prima com um ponto de fusão, ligeiramente acima das condições ambientais, é aquecida e colocada no tanque de retenção 130, que neste caso é envolvido em um isolamento 130a. O material de alimentação é bombeado para o bico de atomização 16 através da linha de alimentação 131 usando a bomba 132. A matéria-prima fundida é novamente atomizada usando gás comprimido como o nitrogênio

150. Durante o resfriamento por pulverização, a matéria- prima líquida derretida pode ou não ser carregada eletrostaticamente. Neste último caso, o eletrodo do conjunto de bico de pulverização eletrostática é desenergizado.

[0086] Durante o resfriamento por pulverização, o aquecedor de gás de atomização 152 é desligado para que o gás de atomização frio seja entregue ao bico de atomização

16. Durante o resfriamento por pulverização, o aquecedor de gás de secagem 169 também é desligado, entregando gás de secagem que foi resfriado pela bobina de desumidificação 170a para a câmara de secagem 12 através da linha de gás de secagem 165. À medida que as gotículas atomizadas entram na zona de gás de secagem 127, elas solidificam para formar partículas que caem no cone de coleta 18 e são coletadas na câmara de coleta 19 à medida que a corrente de gás sai para recirculação. O revestimento removível 100 ajuda novamente na limpeza da câmara de secador, uma vez que pode ser removida e descartada. A lacuna de ar isolante 101 impede que a câmara de secagem 12 fique fria o suficiente para formar condensação na superfície externa.

[0087] Ao realizar ainda um outro recurso desta modalidade, o sistema de pulverização 10 pode operar usando um sistema de recuperação de falhas automatizado que permite a operação continuada do sistema no caso de uma decomposição momentânea do campo de carga na câmara de secagem, enquanto fornece um sinal de alarme em caso de falha elétrica contínua. Um fluxograma para um método de operação de um método de recuperação de falhas de gerador de tensão para uso no sistema de pulverização 10 é mostrado na Figura 27. O método ilustrado pode estar operando na forma de um programa ou um conjunto de instruções executáveis por computador que são executadas dentro do controlador 133 (Figura 15). De acordo com as modalidades ilustradas, o método mostrado na Figura 26 inclui ativar ou iniciar uma bomba de líquido em 300 para fornecer um suprimento pressurizado de fluido a uma entrada de injetor. Em 302, é realizada uma verificação se uma fonte de tensão está ativa. No caso da fonte de tensão ser determinada como inativa em

302, uma mensagem de erro é fornecida em uma interface de máquina em 304, e um gerador de tensão e a bomba de líquido são desativados em 306 até que uma falha que está presente, que possa ter causado a desativação da fonte de tensão conforme determinado em 302, tenha sido corrigida.

[0088] Nos momentos em que a fonte de tensão é determinada em 302 como ativa, um atraso de um tempo predefinido, por exemplo, 5 segundos, é usado antes que a bomba de líquido seja iniciada em 308, e a bomba de líquido seja executada em 310 após o atraso ter expirado. Uma verificação é realizada em 312 para um curto ou um arco em 312 enquanto a bomba continua funcionando em 310. Quando um curto ou arco é detectado em 312, um contador de eventos e também um temporizador são mantidos para determinar se mais do que um número predefinido de curtos ou arcos, por exemplo, cinco, foram detectados dentro de um período predefinido, por exemplo, 30 segundos. Essas verificações são determinadas em 314 cada vez que um curto ou arco é detectado em 312. Quando menos do que os curtos ou arcos predefinidos ocorrem dentro do período predefinido, ou mesmo se um único curto ou arco for detectado, a bomba de líquido é parada em 316, o gerador de tensão que produz a tensão é resetado, por exemplo, desligando e reiniciando, em 318, e a bomba de líquido é reiniciada em 310 após o atraso em 308, de modo que o sistema possa remediar a falha que causou a faísca ou arco e o sistema pode continuar operando. No entanto, no caso de ocorrer mais do que o número predefinido de faíscas ou arco dentro do período predefinido em 314, uma mensagem de erro é gerada na interface de máquina em 320 e o sistema é colocado em modo de espera desativando o gerador de tensão e a bomba de líquido em 306.

[0089] Em um aspecto, portanto, o método de remediar uma falha em um sistema de secagem por pulverização eletrostática inclui iniciar uma sequência de inicialização de bomba, o que implica primeiro determinar um estado do gerador de tensão e não permitir que a bomba de líquido ligue enquanto o gerador de tensão ainda não tenha sido ativado. Para conseguir isso, em uma modalidade, um atraso de tempo é usado antes da bomba de líquido ser ligada, para permitir tempo suficiente para o gerador de tensão ser ativado. A bomba de líquido é então iniciada e o sistema monitora continuamente a presença de uma faísca ou um arco, por exemplo, monitorando a corrente consumida pelo gerador de tensão, enquanto a bomba está em operação. Quando uma falha for detectada, o gerador de tensão é desligado, assim como a bomba de líquido e, dependendo da extensão da falha, o sistema reinicia automaticamente ou entra no modo de espera que requer atenção e ação do operador para reiniciar o sistema.

[0090] Finalmente, ao realizar um aspecto adicional da presente modalidade, o sistema de secagem por pulverização 10 tem um controle que permite que a carga no líquido pulverizado pelo conjunto de bico de pulverização eletrostática seja periodicamente variada em uma maneira que possa induzir uma aglomeração controlada e seletiva das partículas pulverizadas para aplicações de pulverização particulares e uso final do produto seco. Em uma modalidade, a aglomeração seletiva ou controlada das partículas pulverizadas é realizada variando o tempo e a frequência da ativação do pulverizador, por exemplo, pelo uso de um sinal de comando de injetor modulado por largura de pulso (PWM), entre altas e baixas frequências de ativação para produzir partículas pulverizadas de tamanhos diferentes que podem resultar em uma extensão variável de aglomeração. Noutra modalidade, a aglomeração seletiva ou controlada das partículas pulverizadas pode ser realizada modulando o nível da tensão que é aplicada para carregar eletrostaticamente o fluido pulverizado. Por exemplo, a tensão pode variar seletivamente em uma faixa como 0 - 30 kV. Está contemplado que, para tais variações de tensão, tensão mais alta aplicada para carregar o fluido atuarão geralmente para diminuir o tamanho das gotículas, diminuindo assim o tempo de secagem, e pode ainda induzir o veículo a migrar em direção às superfícies externas das gotículas, melhorando assim encapsulamento. Da mesma forma, uma diminuição na tensão aplicada pode tender a aumentar o tamanho das gotículas, o que pode ajudar na aglomeração, especialmente na presença de gotículas ou partículas menores.

[0091] Outras modalidades contempladas que podem afetar seletivamente a aglomeração das partículas pulverizadas incluem mudança seletiva ao longo do tempo, ou pulsação entre valores predeterminados altos e baixos, vários outros parâmetros operacionais do sistema. Numa modalidade, a pressão do gás de atomização, a pressão de entrega de fluido, e a temperatura de gás de atomização podem variar para controlar ou geralmente afetar o tamanho das partículas e também o tempo de secagem das gotículas. Modalidades adicionais podem incluir ainda a variação de outros parâmetros do gás de atomização e / ou do ar de secagem, como seu respectivo teor de umidade absoluta ou relativa, atividade da água, tamanho de gotícula ou partícula e outros. Em uma modalidade específica contemplada, a temperatura de ponto de orvalho do gás de atomização e do ar de secagem são ativamente controladas e, em outra modalidade, o volume ou fluxo de ar de massa do gás de atomização e / ou do ar de secagem também são ativamente controlados.

[0092] Um fluxograma para um método de modular uma largura de pulso em um bico de pulverização eletrostática para controlar seletivamente a aglomeração de partículas pulverizadas é mostrado na Figura 27. De acordo com uma modalidade, em uma iniciação do processo, um gerador de tensão é ligado em 322. Uma determinação de se um controle de PWM, que irá controlar seletivamente a aglomeração, está ativo ou desejado é realizado em 324. Quando nenhum PWM é desejado ou ativo, o processo controla o sistema controlando o gerador de tensão para um ponto de ajuste de tensão em 326, e o injetor de fluido é operado normalmente. Quando PWM é desejado ou ativo, o sistema alterna entre um ponto de ajuste de PWM baixo e um ponto de ajuste de PWM alto por períodos predefinidos e durante um tempo de ciclo. Na modalidade ilustrada, isso é realizado controlando o ponto de ajuste de PWM baixo em 328 por um tempo de duração de pulso baixo em 330. Quando o tempo de duração de pulso baixo expirou, o sistema muda para um ponto de ajuste de PWM alto em 332 até um tempo de duração de pulso alto ter expirado em 334 e retorna para 324 para determinar se um ciclo de PWM adicional é desejado. Embora as alterações no ponto de ajuste de PWM sejam discutidas aqui em relação ao fluxograma mostrado na Figura 27, deve ser apreciado que outros parâmetros podem ser modulados além do, ou em vez do PWM de pulverizador. Como discutido acima, outros parâmetros que podem ser utilizados incluem o nível de tensão aplicada para carregar o líquido, a pressão do gás de atomização, a taxa e / ou pressão de entrega de líquido, a temperatura de gás de atomização, o teor de umidade de gás de atomização e / ou ar de secagem e / ou volume ou fluxo de ar de massa do gás de atomização e / ou ar de secagem.

[0093] Em um aspecto, portanto, a aglomeração de partículas pulverizadas é controlada pela variação do tempo de injeção do pulverizador. Em altas frequências, ou seja, em um PWM alto, o pulverizador abrirá e fechará mais rapidamente, produzindo partículas menores. Em baixas frequências, ou seja, no baixo PWM, o pulverizador abrirá e fechará mais lentamente, produzindo partículas maiores. À medida que as partículas maiores e menores passam pelo secador em camadas alternadas, algumas interagem fisicamente e se ligam, independentemente de suas cargas elétricas repulsivas para produzir aglomerados por conluio. O tamanho específico das partículas maiores e menores, e também o número respectivo de cada tamanho de partícula por unidade de tempo que são produzidas, pode ser controlado pelo sistema, definindo os respectivos pontos de ajuste de PWM alto e baixo, e também a duração de cada um, para adequar a cada aplicação específica.

[0094] De acordo com ainda um outro recurso, uma pluralidade de torres de processamento de pó 10 tendo câmaras de secagem 11 e conjuntos de bicos de pulverização eletrostática 16 como descrito acima, pode ser fornecida em um projeto modular, como representado nas Figuras 28 e 29, com o pó descarregando em um sistema de transportador comum

340 ou semelhante. Neste caso, uma pluralidade de torres de processamento 10 é fornecida em relação adjacente entre si em torno de uma plataforma de trabalho comum 341 acessível ao topo por uma escada 342, e tendo um painel de controle e uma interface de operação 344 localizados em uma extremidade das mesmas. As torres de processamento 10, neste caso, incluem, cada uma, uma pluralidade de conjuntos de bicos de pulverização eletrostática 16. Como representado na Figura 28, são fornecidas oito torres de processamento 10 substancialmente idênticas, neste caso descarregando pó em um transportador de pó comum 340, como um meio de transferência de pó por rosca transportadora, pneumático ou outros meios de transferência de pó, para um reservatório de coleta.

[0095] Tal sistema de processamento modular tem sido considerado como tendo uma série de vantagens importantes. Inicialmente, é um sistema de processamento escalável que pode ser adaptado aos requisitos do usuário, usando componentes comuns, ou seja, torres de processamento de pó de processamento substancialmente idêntico 10. O sistema também pode ser facilmente expandido com módulos adicionais, como mostrado na Figura 30. O uso de tal arranjo modular das torres de processamento 10 também permite o processamento de maiores quantidades de pó com requisitos menores de altura de construção (15 a 20 pés), em comparação com os sistemas de secagem por pulverização de produção maior padrão que têm 40 pés ou mais de altura e que requerem layouts de construção especiais para instalação. O projeto modular permite ainda isolamento e manutenção de torres de processamento individuais do sistema sem interromper a operação de outros módulos para manutenção durante o processamento. O arranjo modular também permite que o sistema seja dimensionado para uso de energia para requisitos de produção de usuário particulares. Por exemplo, cinco módulos podem ser usados para um requisito de processamento e apenas três usados para outro lote.

[0096] Com referência às Figuras 31-33, é mostrada uma modalidade alternativa de um sistema de coleta de pó 350 que é configurado para proteger o produto acabado de danos causados pela exposição à umidade, calor e / ou oxigênio. Mais particularmente, o sistema de coleta de pó 350 é equipado com um sistema de gás de cobertura que serve para proteger o pó acabado da exposição ao gás carregado com umidade, calor e oxigênio associados ao processo de secagem. Como mostrado na Figura 31, e semelhante à modalidade, por exemplo, da Figura 12, o sistema de coleta de pó 350 desta modalidade inclui um recipiente de coleta 352 tendo uma extremidade superior aberta que está disposta no fundo de um cone de coleta de pó 354 que por sua vez, depende da extremidade inferior de um plenum de separação 356. O plenum de separação 356 se comunica com uma câmara de secagem 358. O gás e o pó de secagem (geralmente mostrados pelas setas 359 na Figura 31) passam a partir da câmara de secagem 358 para o plenum de separação 356 como mostrado na Figura 31. O plenum de separação 356 também se comunica com uma saída de gás de exaustão 360 através da qual o gás de secagem carregado com umidade sai do plenum de separação 356 enquanto o pó cai no cone de coleta 354. Nesse caso, o recipiente de coleta 352 é configurado como um reservatório removível que é preso de forma desmontável a uma extremidade inferior aberta do cone de coleta de pó 354 por um grampo 362.

[0097] Para facilitar a introdução de um gás de cobertura no recipiente de coleta 352, um adaptador 364 é fornecido na extremidade superior do recipiente de coleta

352. Na modalidade ilustrada, o adaptador 364 inclui uma vedação de borracha 366 que engata com uma borda superior 368 do recipiente de coleta 352, como mostrado na Figura 32. O adaptador 364 envolve a extremidade superior do recipiente de coleta 352 e define uma passagem central 370 através da qual o produto seco pode passar a partir do cone de coleta de pó 354 para o recipiente de coleta 352. Neste caso, o adaptador 364 também define um flange 372 que é capturado no grampo 362 que prende o recipiente de coleta 352 ao cone de coleta de pó 354. Um orifício de entrada de gás de cobertura 374 que comunica com o interior do recipiente de coleta 352 é fornecido próximo à extremidade superior do recipiente de coleta 352, neste caso em uma parede lateral do adaptador

364. Este orifício 374 pode ser conectado a um suprimento de gás de cobertura, de modo que um gás de cobertura possa ser direcionado até o interior do recipiente de coleta 352. O gás de cobertura pode ser qualquer gás adequado e, de preferência, é frio e não contém quantidades apreciáveis de umidade ou oxigênio. O nitrogênio é um exemplo de um gás de cobertura adequado, embora outros gases ou misturas de gases possam ser usados.

[0098] Um sistema de alimentação de gás de cobertura exemplar 378 que pode ser usado para direcionar o gás de cobertura para o orifício de entrada 374 e, portanto, para o recipiente de coleta 352, é mostrado na Figura 33. O sistema de alimentação de gás de cobertura ilustrado 378 inclui um suprimento de gás de cobertura 380, que pode ser um tanque de armazenamento pressurizado, que comunica com o orifício de entrada 374 por meio de uma linha de alimentação de gás 382. Para controlar o fluxo de gás de cobertura, um dispositivo de controle de fluxo ajustável 384, como um medidor de vazão ou rotâmetro, pode ser fornecido na linha de alimentação de gás 382. O dispositivo de controle de fluxo 384 pode ser configurado para ser manualmente ajustável por um operador do sistema de secagem por pulverização ou pode ser automaticamente ajustável com base em, por exemplo, sinais recebidos a partir de um controlador. Para evitar pressurização excessiva do recipiente de coleta 352 e / ou da linha de alimentação de gás 382, uma válvula de alívio de pressão 386 pode ser disposta na linha de alimentação de gás entre o dispositivo de controle de fluxo 384 e o recipiente de coleta 352.

[0099] Em operação, o material é seco por pulverização na câmara de secagem 358 e cai para baixo no plenum de separação 356 e depois no cone de coleta 354 via gravidade e fluxo de gás. O produto acabado em queda então é coletado no recipiente de coleta 352. O gás de cobertura é introduzido no recipiente de coleta 352 através do orifício de entrada 374 e cobre o produto de queda (referido como 388 na Figura 32) e o produto sedimentado (referido como 390 na Figura 32) no recipiente de coleta 352. O gás de cobertura pressuriza levemente o recipiente de coleta 352 e o adaptador 364, o que impede que o gás de secagem de exaustão entre no recipiente de coleta 352 e exponha o produto acabado aos efeitos nocivos da umidade, calor e / ou oxigênio. O excesso de gás de cobertura viaja para cima através do cone de coleta de pó 354 e para o plenum de separação 356, mistura-se com o gás de exaustão de secador e sai da câmara de secagem através da saída de gás de exaustão 360. O dispositivo de controle de fluxo 384 pode ser ajustado de modo que um fluxo suficiente do gás de cobertura é direcionado para o recipiente de coleta 352 para proteger o pó acabado do calor, umidade e oxigênio originários da câmara de secagem 358 e do plenum de separação 356. No entanto, o fluxo de gás de cobertura deve ser mantido abaixo de um nível no qual o pó acabado fluidize e se torne transportado pelo ar. O fluxo de gás de cobertura também deve ser definido de modo a não pressurizar o recipiente de coleta 352 a tal ponto que o produto seco seja impedido de cair para dentro do recipiente de coleta 352. Quando desejado, o recipiente de coleta 352 pode ser destacado do cone de coleta 354, de modo a remover o produto acabado. Ao fazer isso, um dispositivo de fechamento, como uma tampa ou cobertura de topo convencional, pode ser colocado sobre a extremidade superior aberta do recipiente de coleta 352 para impedir a exposição do produto ao ar ambiente que pode conter umidade e oxigênio.

[00100] Uma modalidade adicional de um secador por pulverização configurado como um sistema de resfriamento por pulverização 400 para realizar resfriamento por pulverização de correntes de fluxo fundidas, como ceras e polímeros que são sólidos nas condições atmosféricas ou próximas a ela, é mostrada nas Figuras 34 e 35. O sistema de resfriamento por pulverização 400 das Figuras 34 e 35 é configurado para descarregar o material de alimentação fundido em uma corrente de gás fria ou resfriada na câmara de secagem 12 do secador por pulverização, a fim de formar partículas sólidas. O sistema de resfriamento por pulverização 400 das Figuras 34 e 35 tem algumas semelhanças com a modalidade da Figura 15A e itens semelhantes aos descritos acima foram dados números de referência semelhantes.

[00101] De acordo com um aspecto importante desta modalidade, o sistema de resfriamento por pulverização 400 das Figuras 34 e 35 utiliza um conjunto de bico de pulverização pulsante 402 para descarregar o material fundido na câmara de secagem 12. Mais particularmente, o conjunto de bico de pulverização pulsante 402 é configurado para produzir um fluxo de pulsação que alterna entre condições de entrada e saída de fluxo. Uma vista de seção de uma modalidade exemplar de um conjunto de bico de pulverização pulsante adequado 402 é mostrada na Figura 35. O conjunto de bico de pulverização 402 da Figura 35 é acionado eletricamente e inclui um corpo de bico 404 tendo uma ponta de pulverização 406 definindo um orifício de descarga 407 fixado em uma extremidade a jusante do mesmo e um êmbolo metálico 408 disposto dentro de uma bobina de solenoide 410. A bobina de solenoide 410 é adequadamente acoplada a uma fonte elétrica externa por fios elétricos, neste caso, contidos em um conduíte adequado 412 que estende a partir do corpo de bico 404. De uma maneira conhecida, acionamento elétrico da bobina de solenoide 410 é eficaz para mover o êmbolo de válvula 408 para uma posição aberta de ponta de pulverização contra a força de polarização de uma mola de fechamento 414. Quando na posição aberta, o material fundido que entra através da porta de entrada 416 do corpo de bico 404 é capaz de passar através do corpo de bico 404 e descarregar a partir do bico através da ponta de pulverização 406. Quando a bobina de solenoide 410 é desativada, a mola de pressão 414 move o êmbolo de válvula 408 para uma posição fechada de ponta de pulverização que bloqueia o fluxo de material fundido para fora da ponta de pulverização 406. Tais conjuntos de bicos de pulverização acionados eletricamente podem ter ciclos de altas velocidades entre as posições aberta e fechada para descarga intermitente da corrente de fluxo fundida.

[00102] O conjunto de bico de pulverização ilustrado 402 é aquecido para ajudar a manter uma temperatura elevada desejada do material de alimentação fundido até o ponto em que o material é descarregado a partir da ponta de pulverização 406. Além disso, o conjunto de bico de pulverização ilustrado 402 é configurado de modo que a ponta de pulverização 406 possa ser removida a partir do corpo de bico 404 e intercambiada com outra ponta de pulverização configurada de forma semelhante ou diferente. A ponta de pulverização 406 do conjunto de bico de pulverização 402 é preferencialmente configurada para produzir um padrão de descarga em forma de leque, o que pode ajudar a evitar a colisão de partículas à medida que elas são resfriadas por pulverização. No entanto, um padrão de descarga de cone cheio ou cone oco pode ser usado dependendo da aplicação, propriedades físicas da matéria-prima e requisitos de química ou morfologia. Se um padrão em forma de leque é usado, múltiplos bicos de pulverização podem ser usados, que são dispostos de modo que as porções retas dos padrões de leque sejam paralelas umas às outras. Com esse arranjo, a função liga / desliga de cada bico de pulverização individual pode ser sincronizada com os bicos adjacentes para ajudar a evitar colisões de gotículas. A capacidade de trocar a ponta de pulverização 406 no corpo de bico 404 pode permitir que o conjunto de bico de pulverização 402 produza diferentes ângulos de pulverização e tamanhos de gotas dependendo, por exemplo, da aplicação e / ou do material de matéria-prima utilizado. Na modalidade ilustrada, o corpo de bico 404 e a ponta de pulverização 406 são configurados para produzir atomização hidráulica do material fundido. Em outras modalidades, o conjunto de bico de pulverização pulsante 402 pode ser configurado para fornecer atomização do ar da corrente de fluxo fundida.

[00103] O conjunto de bico de pulverização pulsante 402 pode ser de um tipo conhecido comercialmente, como o oferecido por Spraying Systems Co., cessionário do presente pedido, sob a marca comercial PulsaJet. Vários componentes e seu modo de operação do conjunto de bico de pulverização ilustrado 402 são semelhantes aos descritos na Patente dos EUA No. 7.086.613, cuja divulgação é aqui incorporada por referência. Alternativamente, qualquer conjunto de bico de pulverização pode ser usado que é capaz de produzir uma ação de pulverização pulsante e é configurado para interromper o fluxo a partir do bico e, em seguida, entregar imediatamente pressão total à ponta do bico assim que o fluxo começar novamente.

[00104] Como na modalidade da Figura 15A, durante uma operação de resfriamento por pulverização, o gás de secagem entregue à câmara de secagem 12 é resfriado por um resfriador, por exemplo, por uma bobina de desumidificação. À medida que as gotículas atomizadas descarregadas do conjunto de bico de pulverização pulsante 402 entram na zona de gás de secagem 127, elas solidificam para formar partículas que caem no cone de coleta 18 e são coletadas na câmara de coleta 19 quando a corrente de gás sai para recirculação. O revestimento removível 100 ajuda novamente na limpeza da câmara de secador, uma vez que pode ser removida e descartada. Uma lacuna de ar isolante 101 pode ser fornecida para impedir que a câmara de secagem 12 fique fria o suficiente para formar condensação na superfície externa.

[00105] Para garantir que o material de alimentação fundido permaneça na temperatura desejada até o ponto em que é descarregado no secador por pulverização, o sistema de resfriamento por pulverização 400 pode ser configurado com um circuito de recirculação aquecido que, por exemplo, pode manter a matéria-prima fundida sendo fornecida ao conjunto de bico de pulverização 402 a uma temperatura elevada desejada. Uma modalidade de tal circuito de recirculação é mostrada na Figura 34. O circuito de recirculação ilustrado inclui um tanque de retenção de líquido aquecido 420 que armazena o material fundido. O tanque de retenção 420 é conectado ao conjunto de bico 402 por uma linha de suprimento 422 que comunica com a porta de entrada 416 do conjunto de bico de pulverização 402 e uma linha de recirculação 424 que comunica com uma porta de recirculação 426 do conjunto de bico de pulverização (mostrado esquematicamente na Figura 34). Um sensor de temperatura 428 disposto na linha de suprimento 422 próximo ao conjunto de bico de pulverização 402 se comunica e controla um aquecedor 430 no tanque de retenção 420, de modo que o material fundido seja mantido a uma temperatura desejada, por exemplo, logo acima do ponto de fusão. Manter o material fundido logo acima da temperatura de fusão reduz a quantidade de transferência de calor necessária para converter as gotículas de material fundido em partículas na câmara de secagem 12, ajudando a garantir que as gotículas sejam solidificadas o mais rápido possível.

[00106] Fluxos altos podem sobrecarregar a capacidade de transporte de calor do gás de secagem, conduzindo à formação de gotículas imprópria. A ação pulsante produzida pelo conjunto de bico de pulverização 402 elimina os altos fluxos e permite a entrega de pressão total do material fundido, o que pode ajudar a garantir a formação adequada de gotículas. Além disso, a descarga pulsante do conjunto de bico de pulverização 402 evita a descarga excessiva e insuficiente de material fundido, o que também pode levar à deterioração da formação de gotículas.

[00107] Para mover o material fundido a partir do tanque de retenção 420 para o conjunto de bico de pulverização 402, uma bomba 432 é fornecida na linha de suprimento 422. Nesse caso, a bomba 432 é acionada por um acionamento de velocidade variável 434 que permite que a pressão entregue pela bomba 432 seja ajustada. Também podem ser utilizados outros arranjos de acionamento ajustáveis para a bomba 432. Um sensor de pressão 436 disposto na linha de suprimento 422 próximo ao conjunto de bico de pulverização 402 monitora a pressão do material fundido e esta informação é comunicada ao acionamento de velocidade variável 434 e pode ser usada para garantir que a bomba 432 abasteça o material fundido ao conjunto de bico de pulverização a uma pressão constante. O circuito de recirculação aquecido permite um controle preciso da temperatura do material fundido até o conjunto de bico de pulverização incluindo a garantia de que o material fundido permaneça na temperatura desejada, mesmo quando uma operação de pulverização é interrompida. Nesse caso, o circuito de recirculação aquecido garante que o material fundido esteja na temperatura desejada para o desempenho ideal do sistema imediatamente após a retomada da pulverização.

[00108] A partir do exposto, pode ser verificado que é fornecido um sistema de secagem por pulverização que é mais eficiente e versátil em operação. Devido à eficiência de secagem aprimorada, o sistema de secagem por pulverização pode ser menor em tamanho e mais econômico. O sistema de pulverização eletrostática ainda é eficaz para secar diferentes lotes de produtos sem contaminação cruzada e é facilmente modificável, tanto em tamanho quanto em técnicas de processamento, para aplicações específicas de pulverização. O sistema de secagem por pulverização ainda é menos suscetível a mau funcionamento elétrico e explosões perigosas de pó fino na atmosfera da câmara de secagem. O sistema ainda pode ser operado seletivamente para formar partículas que se aglomeram em uma forma que facilita melhor seu uso subsequente. O sistema possui ainda um sistema de filtragem de gases de exaustão para remover de maneira mais eficaz e eficiente o material particulado transportado no ar a partir do gás de secagem que sai do secador e que inclui meios automáticos para remover o acúmulo de material particulado seco nos filtros o que pode impedir operação e exigir manutenção dispendiosa. Além disso, o sistema pode ser equipado com um sistema de gás de cobertura para proteger o produto final coletado da exposição ao gás carregado com umidade, calor e oxigênio a partir da câmara de secagem.

No entanto, o sistema é relativamente simples em construção e se presta à fabricação econômica.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de secagem por pulverização para secar líquido em pó, caracterizado pelo fato de que compreende: um corpo alongado suportado em uma posição vertical; um arranjo de fechamento em extremidades superior e inferior opostas do corpo alongado para formar uma câmara de secagem dentro do corpo alongado; um dos arranjos de fechamento incluindo uma entrada de gás de secagem para acoplar a uma fonte de gás de secagem e para direcionar gás de secagem na câmara de secagem; um conjunto de bico de pulverização eletrostática suportado em um dos arranjos de fechamento; o conjunto de bico de pulverização eletrostática incluindo um corpo de bico tendo uma entrada de líquido para acoplamento a um suprimento de líquido, um conjunto de ponta de pulverização de descarga em uma extremidade a jusante para direcionar o líquido a ser seco na câmara de secagem e um eletrodo para acoplamento a uma fonte elétrica para carregar eletricamente o líquido passando através do conjunto de bico de pulverização na secagem disposta; e o arranjo de fechamento de extremidade inferior incluindo um recipiente de coleta de pó para coletar o pó seco na câmara de secagem, a extremidade superior do recipiente de coleta de pó estando em comunicação com a câmara de secagem, o recipiente de coleta de pó incluindo uma entrada de gás de cobertura próxima à extremidade superior do recipiente de coleta de pó que comunica com um suprimento de gás de cobertura e é configurado de modo que um gás de cobertura a partir do suprimento de gás de cobertura possa ser direcionado para o interior do recipiente de coleta de pó para cobrir o pó na câmara de coleta de pó e, assim, proteger o pó da exposição ao gás de secagem a partir da câmara de secagem.

2. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um sistema de alimentação de gás de cobertura interposto entre a entrada de gás de cobertura e o suprimento de gás de cobertura.

3. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de alimentação de gás de cobertura inclui um dispositivo de controle de fluxo ajustável que é configurado para ajustar o fluxo do gás de cobertura a partir do suprimento de gás de cobertura para a entrada de gás de cobertura.

4. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de alimentação de gás de cobertura inclui ainda uma válvula de alívio interposta entre o dispositivo de controle de fluxo e a entrada de gás de cobertura.

5. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás de cobertura não contém quantidades apreciáveis de umidade ou oxigênio.

6. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás de cobertura é nitrogênio.

7. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o recipiente de coleta de pó inclui um adaptador disposto na extremidade superior do recipiente de coleta de pó com a entrada de gás de cobertura sendo disposta em uma parede lateral do adaptador, o adaptador sendo configurado para anexar removivelmente o recipiente de coleta de pó para o corpo alongado.

8. Método de secagem por pulverização de líquido caracterizado pelo fato de que compreende os passos de: direcionar líquido carregado eletrostaticamente na câmara de secagem definida por um corpo estrutural alongado; secar o líquido carregado eletrostaticamente em um pó na câmara de secagem usando um gás de secagem; coletar o pó seco na câmara de secagem em um recipiente de coleta de pó que comunica em uma extremidade superior com a câmara de secagem; e cobrir o pó no recipiente de coleta de pó com um gás de cobertura que é introduzido no recipiente de coleta próximo à extremidade superior do recipiente de coleta de pó protegendo assim o pó da exposição ao gás de secagem a partir da câmara de secagem.

9. Método de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o gás de cobertura não contém quantidades apreciáveis de umidade ou oxigênio.

10. Método de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o gás de cobertura é nitrogênio.

11. Sistema de secagem por pulverização para secar líquido em pó, caracterizado pelo fato de que compreende: um corpo alongado suportado em uma posição vertical; um arranjo de fechamento em extremidades superior e inferior opostas do corpo alongado para formar uma câmara de secagem dentro do corpo alongado; um dos arranjos de fechamento incluindo uma entrada de gás de secagem para introduzir um gás de secagem resfriado na câmara de secagem; um conjunto de bico de pulverização suportado em um dos arranjos de fechamento; o conjunto de bico de pulverização incluindo um corpo de bico aquecido tendo uma entrada de líquido para acoplar a um suprimento de material de alimentação fundido e um conjunto de ponta de pulverização de descarga em uma extremidade a jusante para direcionar o material de alimentação fundido na câmara de secagem, o conjunto de bico de pulverização sendo configurado para produzir um fluxo pulsante do material de alimentação fundido que alterna entre uma condição de fluxo e condição fora de fluxo; e o arranjo de fechamento de extremidade inferior incluindo um recipiente de coleta de pó para coletar o pó seco na câmara de secagem.

12. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um resfriador para resfriar o gás de secagem abastecido à entrada de gás de secagem.

13. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o corpo de bico de pulverização é configurado para ser acionado eletricamente entre uma posição aberta e uma posição fechada para produzir o fluxo pulsante do material de alimentação fundido.

14. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o conjunto de ponta de pulverização de descarga é configurado para produzir um padrão de descarga em forma de leque.

15. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um tanque de retenção de líquido aquecido em comunicação com a entrada de líquido do conjunto de bico de pulverização para armazenar o material de alimentação fundido.

16. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o tanque de retenção de líquido aquecido direciona o material fundido para a entrada de líquido do conjunto de bico de pulverização por uma linha de suprimento.

17. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o tanque de retenção de líquido aquecido se comunica com uma porta de recirculação do conjunto de bico de pulverização por uma linha de recirculação para recircular o material de alimentação fundido a partir do conjunto de bico de pulverização de volta ao tanque de retenção de líquido aquecido.

18. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que um sensor de temperatura é disposto na linha de suprimento que se comunica com e controla um aquecedor no tanque de retenção de líquido aquecido.

19. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma bomba fornecida na linha de suprimento para mover o material fundido a partir do tanque de retenção de líquido aquecido para a entrada de líquido do conjunto de bico de pulverização.

20. Sistema de secagem por pulverização, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que inclui ainda um sensor de pressão na linha de suprimento em comunicação com um acionamento variável da bomba.