CN104492108B - 一种单粒径液滴喷雾干燥塔 - Google Patents

Abstract

一种单粒径液滴喷雾干燥塔，包括供风系统、加热系统、进料系统、雾化系统、干燥室和收集盘；供风系统通过加热系统连接到干燥室，进料系统与固定安装在干燥室顶部的雾化系统连通，干燥室的底部设置有颗粒出口，收集盘设置在颗粒出口下方；供风系统包括风机，加热系统包括加热器，加热器的进风端与风机连通，加热器的出风端通过布风管连通到干燥室；进料系统包括料罐，所述雾化系统包括有若干个雾化器，料罐与雾化器连通，雾化器的喷嘴四周设置有压电陶瓷，压电陶瓷通过导线连接波形发生器。本发明可以制造出粒径均一的液滴并且经过干燥过程得到粒径均一、质地均一的颗粒。该设备能够制备粒径均一的颗粒，适合于实验室和工厂的研发。

Description

一种单粒径液滴喷雾干燥塔

技术领域

本发明涉及一种单粒径液滴喷雾干燥塔，它是一种经过干燥过程将大小均一的液滴形成大小均一的颗粒的设备，可应用于科研和产品开发，属于机械领域。

背景技术

喷雾干燥技术作为现今最重要的颗粒制造技术之一，其液滴干燥过程的规律一直是科研工作者和企业的工程技术人员苦苦寻找的。于此同时功能性颗粒材料作为一种新型材料也越来越受到人们的重视，对颗粒理化性质的研究成为当下的热点之一。

液滴干燥成颗粒的过程主要受到热风的温度、湿度，液滴尺寸及其分布和化学组成等变量的影响。对于功能性颗粒材料研究，如微胶囊的缓释受到颗粒尺寸，包裹壁材，消化吸收系统等变量的影响。介孔材料的吸附性能同样受到颗粒比表面积（即颗粒尺寸），微孔大小及数量和化学组成等变量的影响。无论从事颗粒的动力学、微结构还是理化性质的研究，颗粒尺寸始终是一个重要的影响因数。对于科研而言，总希望变量越少越好。喷雾造粒中最大的难题是如何把颗粒大小的影响孤立出来。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种单粒径液滴喷雾干燥塔，本单粒径液滴喷雾干燥塔制备的颗粒尺寸均一，人为将颗粒尺寸这一不可控的变量变成一个定量，消除了同一批次样品中颗粒尺寸不均一对基础研究的影响。

一种单粒径液滴喷雾干燥塔，其特征是包括供风系统、加热系统、进料系统、雾化系统、干燥室和收集盘；

所述供风系统通过加热系统连接到干燥室，所述进料系统与固定安装在干燥室顶部的雾化系统连通，所述干燥室的底部设置有颗粒出口，所述收集盘设置在颗粒出口下方；

所述供风系统包括有风机，所述加热系统包括有加热器，所述加热器的进风端与风机通过风管连通，加热器的出风端通过布风管连通到干燥室的顶部；

所述进料系统包括有料罐，所述雾化系统包括有若干个雾化器，料罐与雾化器连通，所述雾化器的喷嘴中设置有环形的压电陶瓷，压电陶瓷通过导线连接波形发生器。

所述供风系统还包括有控制器和变频器，所述控制器设置有空气流量的数值，并将该空气流量的数值信号传输给变频器，变频器将该数值信号处理转换成频率信号，并将该频率信号发送给风机，风机根据该频率信号泵送该空气流量的空气到加热器。

所述加热系统还包括温控器、热电偶和电压调整器，所述温控器、电压调整器、加热器和热电偶顺序串联，形成闭环控制系统，所述温控器设置有预定的温度数值，温控器将该温度数值处理成相应信号，并通过信号线发送给电压调整器，电压调整器根据该信号调整加热器的加热功率。

所述加热器的热风出口端通过风管连接到设置在干燥室内部的布风管，布风管的下面设置有布风板。

所述进料系统还包括调压阀、压力表、温控器和固态开关，所述料罐的外周包裹有加热板，料罐的顶部设置一个可拆卸的顶盖，顶盖的中心设置有一根接通到料罐内的压缩空气管，所述压缩空气管上设置有调压阀和压力表，所述料罐内设置有热电偶，所述温控器、固态开关、加热板和热电偶串联，温控器内设置预设温度，该预设温度为料罐需达到的温度数值，温控器将该预设温度处理成相应的信号并通过信号线发送给固态开关，固态开关控制加热板的加热功率，热电偶感应料罐内的环境温度，并及时将该环境温度信息传送给温控器，温控器比对料罐内的环境温度与预设温度，当料罐内的环境温度高于预设温度时，固态开关关闭加热板，当料罐内的环境温度低于预设温度时，固态开关打开加热板，且料罐内的环境温度低于预设温度的温差越大，加热板的加热功率越大，实现闭环控制。

所述料罐的底部设置有与雾化器等数量的出料管，每根出料管分别连接到一个雾化器，料罐的侧壁上部设置有进料管，侧壁下部设置有回料管，所述进料管和回料管分别与循环泵的出口端和进口端连通，所述循环泵连接电机，料罐内倾斜设置有筛板，筛板从回料管的下边沿向着相对侧倾斜升高，筛板的四周料罐的内壁固定，所述筛板设置有圆环形状或者直线形状的筛缝，所述筛缝贯穿过筛板。

所述所有的雾化器均固定安装在升降板中，干燥室的顶部中心设置通孔，干燥室的顶部设置均匀围绕在通孔四周的若干根导轨，导轨的上部固定设置有固定板，固定板的下表面设置有与升降板连接的气缸，气缸能够带动升降板升降穿过通孔，升降板贯穿在导轨上。

所述雾化器内部中心设置有玻璃管，所述玻璃管的外面设置有压电陶瓷，压电陶瓷与波形发生器连接，玻璃管的顶端与来自料罐底部的出料管连通，玻璃管的底端设置有喷嘴，玻璃管的四周设置有包围玻璃管的分散器，分散器内设置有围绕玻璃管四周的冷却水通道，冷却水通道的外周设置有环形通道，环形通道的底端设有向着喷嘴方向直线倾斜并且逐渐缩小的喷风通道，喷风通道的下端口位于喷嘴的下方。

所述环形通道连接一根压缩空气管，该压缩空气管上设置有调节阀和转子流量计，所述冷却水通道通过冷水管连接着冷水槽，冷却水通道中的水经过回水管连接到冷水槽。

所述干燥室内设置有若干个热电偶，该若干个热电偶均与位于干燥室外面的显示屏连接。

本发明的有益效果是：

供风系统、加热系统、进料系统和雾化系统均能实现自动控制，节省人工操作，且控制准确，利用该设备可以制造出粒径均一的液滴并且经过干燥过程得到粒径均一、质地均一的颗粒。该设备能够制备粒径均一的颗粒，适合于实验室和工厂的研发。能够为工业生产过程提供有力的数据支撑。

本发明可以适用于各种不同的试验物料，根据不同的试验物料的性能，设置相对应的供风系统的空气流量、加热系统的预设温度、进料系统的预设温度，达到理想的试验效果。

本发明的工作原理是：

将料罐的顶盖下去，在料罐中投放适量的待试验物料，投放物料结束后，将顶盖与料罐的密封固定，通过压缩空气管以及设置在该压缩空气管上的调压阀和压力表调节料罐内的空气压，启动进料系统中的温控器、固态开关、加热板和热电偶，在温控器内设置该物料的合适温度，温控器、固态开关、加热板和热电偶自行闭环控制料罐内的温度；

在供风系统中的控制器内设置符合该物料的空气流量参数，同时打开控制器、变频器和风机，供风系统以设定的空气流量向加热系统泵送空气；

在加热系统中的温控器中设定温度，该预设温度是与该物料相匹配的空气温度，启动加热系统，在温控器、电压调整器、加热器和热电偶的闭环控制作用下，加热器给布风管输送预设温度的热风；

布风管和布风板共同作用，使热风均匀的分布于干燥室内，有利于物料的均匀颗粒成型；

通过气缸将升降板升起，升高位于通孔的上方，雾化器跟随升降板一起升起，通过与雾化器连接的压缩空气管，向着雾化器中的环形通道桶通入压缩空气，同时通过设置在该压缩空气管上的调节阀和转子流量计，调节适合于该物料的压缩空气流量，通过冷水管向雾化器中的冷却水通道中通入冷水，启动波形发生器和电机，物料从雾化器中喷出，使用相机从通孔中拍照，获取雾化器喷射出去的物料变化图片，据此判断物料的颗粒成型动态，调整到最佳的物料颗粒成型动态后，将升降板下降，升降板置于通孔中间，实现干燥室内物料均匀颗粒成型。

本发明中筛板倾斜设置，有利于物料能顺利进入回料管，同时筛板上的筛缝能阻挡大颗粒物料进入雾化器，且筛缝自身不会出现大面积的堵塞，有利于物料的正常供应。在电机的运行作用下，停留在筛板上的物料从回料管进入循环泵，循环泵将物料从进料管输送到料罐的上部，并进入料罐，物料在料罐中自由坠落到筛板上，颗粒能通过筛板的物料，掉落到筛板下面，被输送到雾化器，进而在干燥室内被颗粒成型。

经过干燥室颗粒成型的物料颗粒从干燥室底部的颗粒出口排出，并被收集盘收集。设置在干燥室内的若干个热电偶能检测干燥室内的温度，并将干燥室内的温度及时显示在显示屏上，便于干燥室内的温度检测，同时能够作为科研研究的一个参考因素。

附图说明

图1是本发明的连接状态示意图，

图2是本发明的进料系统的连接状态示意图，

图3是图2中的筛板的A向视图，

图4是本发明的雾化器的纵向剖面视图，

图5是图4的B-B向截面视图，

附图标记列表：a—供风系统，b—加热系统，c—进料系统，d—雾化系统，1—干燥室，2—颗粒出口，3—收集盘，4—风机，5—加热器，6—风管，7—布风管，8—布风板，9—料罐，10—雾化器，11—喷嘴，12—压电陶瓷，13—波形发生器，14—控制器，15—变频器，16—温控器，17—热电偶，18—电压调整器，19—调压阀，20—压力表，21—固态开关，22—加热板，23—顶盖，24—压缩空气管，25—出料管，26—进料管，27—回料管，28—循环泵，29—电机，30—筛板，31—升降板，32—通孔，33—气缸，34—固定板，35—导轨，36—玻璃管，37—分散器，38—冷却水通道，39—环形通道，40—喷风通道，41—调节阀，42—转子流量计，43—显示屏，44—冷水槽，45—冷水管，46—回水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明的连接状态示意图，由图可见，本单粒径液滴喷雾干燥塔，包括供风系统a、加热系统b、进料系统c、雾化系统d、干燥室1和收集盘3；所述干燥室1的底部设置有颗粒出口2，所述收集盘3设置在颗粒出口2下方；经过干燥室1干燥成型的物料颗粒从干燥室1底部的颗粒出口2排出，被收集盘3收集。

所述供风系统a包括有风机4、控制器14和变频器15，所述控制器14设置有空气流量的数值，并将该空气流量的数值信号传输给变频器15，变频器15将该数值信号处理转换成频率信号，并将该频率信号发送给风机4，风机4根据该频率信号泵送该空气流量的空气到加热器5。

所述加热系统b包括加热器5、温控器16、热电偶17和电压调整器18，所述温控器16、电压调整器18、加热器5和热电偶17顺序串联，形成闭环控制系统，加热器5的进风端与风机4通过风管6连通，接收来自风机4的空气，加热器5的出风端通过布风管7连通到干燥室1的顶部，加热器5中排出的热风通过布风管7分散到干燥室1中；所述温控器16设置有预定的温度数值，温控器16将该温度数值处理成相应信号，并通过信号线发送给电压调整器18，电压调整器18根据该信号调整加热器5的加热功率，热电偶17感应加热器5加热后的热风温度，并反馈给温控器16，温控器16比对热风温度和预定的温度数值，当热风温度高于预定的温度数值时，关闭加热器5，当热风温度低于预定的温度数值时，电压调整器18提高加热器5的电压来实现提高加热器5的加热功率，且热风温度低于预定的温度数值的温度越大，加热器5的加热功率越大，实现闭环控制。

所述加热器5的热风出口端通过风管6连接到设置在干燥室1内部的布风管7，布风管7的下面设置有布风板8。通过布风管7和布风板8，加热器5的热风被均匀分散到干燥室1中，热风将从雾化器10中喷射下来的液状物料颗粒蒸发成固态物料颗粒。

所述进料系统c包括有料罐9、调压阀19、压力表20、温控器16和固态开关21，所述料罐9的外周包裹有加热板22，料罐9的顶部设置一个可拆卸的顶盖23，顶盖23的中心设置有一根接通到料罐9内的压缩空气管24，所述压缩空气管24上设置有调压阀19和压力表20，所述料罐9内设置有热电偶17，所述温控器16、固态开关21、加热板22和热电偶17串联，温控器16内设置预设温度，该预设温度为料罐9需达到的温度数值，温控器16将该预设温度处理成相应的信号并通过信号线发送给固态开关21，固态开关21控制加热板22的加热功率，热电偶17感应料罐9内的环境温度，并及时将该环境温度信息传送给温控器16，温控器16比对料罐9内的环境温度与预设温度，当料罐9内的环境温度高于预设温度时，固态开关21关闭加热板22，当料罐9内的环境温度低于预设温度时，固态开关21打开加热板22，且料罐9内的环境温度低于预设温度的温差越大，加热板22的加热功率越大，实现闭环控制。

所述料罐9的底部设置有与雾化器10等数量的出料管25，每根出料管25分别连接到一个雾化器10，料罐9的侧壁上部设置有进料管26，侧壁下部设置有回料管27，所述进料管26和回料管27分别与循环泵28的出口端和进口端连通，所述循环泵28连接电机29，料罐9内倾斜设置有筛板30，筛板30从回料管27的下边沿向着相对侧倾斜升高，筛板30的四周料罐9的内壁固定，所述筛板30设置有圆环形状或者直线形状的筛缝，所述筛缝贯穿过筛板30。

所述雾化系统d包括有若干个雾化器10，所述所有的雾化器10均固定安装在升降板31中，干燥室1的顶部中心设置通孔32，干燥室1的顶部设置均匀围绕在通孔32四周的若干根导轨35，导轨35的上部固定设置有固定板34，固定板34的下表面设置有与升降板31连接的气缸33，气缸33能够带动升降板31升降穿过通孔32，升降板31贯穿在导轨35上。

所述雾化器10内部中心设置有玻璃管36，所述玻璃管36的外面设置有环形的压电陶瓷12，压电陶瓷12与波形发生器13连接，玻璃管36的顶端与来自料罐9底部的出料管25连通，玻璃管36的底端设置有喷嘴11，玻璃管36的四周设置有包围玻璃管36的分散器37，分散器37内设置有围绕玻璃管36四周的冷却水通道38，冷却水通道38的外周设置有环形通道39，环形通道39的底端设有向着喷嘴11方向直线倾斜并且逐渐缩小的喷风通道40，喷风通道40的下端口位于喷嘴11的下方。喷风通道40喷出的热风能将从喷嘴11中喷出的液柱打散成粒径相同的液滴，同时将喷嘴11中喷雾的液滴分散成一定的锥角，使液滴与热风充分接触。高压的液体物料通过雾化器10的喷嘴11以液柱的形式离开雾化器11，波形发生器13将信号发送给雾化器10中的压电陶瓷12，离开雾化器10的液柱被打断成一颗颗直径大小一致的液滴。

所述环形通道39连接一根压缩空气管24，该压缩空气管24上设置有调节阀41和转子流量计42，所述冷却水通道38通过冷水管45连接着冷水槽44，冷却水通道中的水经过回水管46连接到冷水槽44。冷水管45向冷却水通道38通入冷水，将压电陶瓷12冷却降温，回水管46将冷却水通道38中的被压电陶瓷12升温后的水回送到冷水槽44，水在冷水槽44中冷却降温后，再次循环使用。

所述干燥室1内设置有若干个热电偶17，该若干个热电偶17均与位于干燥室1外面的显示屏43连接。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (7)

1.一种单粒径液滴喷雾干燥塔，其特征是包括供风系统、加热系统、进料系统、雾化系统、干燥室和收集盘；

所述供风系统通过加热系统连接到干燥室，所述进料系统与固定安装在干燥室顶部的雾化系统连通，所述干燥室的底部设置有颗粒出口，所述收集盘设置在颗粒出口下方；

所述供风系统包括有风机，所述加热系统包括有加热器，所述加热器的进风端与风机通过风管连通，加热器的出风端通过布风管连通到干燥室的顶部；

所述进料系统包括有料罐，所述雾化系统包括有若干个雾化器，料罐与雾化器连通，所述雾化器的喷嘴中设置有环形的压电陶瓷，压电陶瓷通过导线连接波形发生器；

所述供风系统还包括有控制器和变频器，所述控制器设置有空气流量的数值，并将该空气流量的数值信号传输给变频器，变频器将该数值信号处理转换成频率信号，并将该频率信号发送给风机，风机根据该频率信号泵送该空气流量的空气到加热器；

所有的所述雾化器均固定安装在升降板中，干燥室的顶部中心设置通孔，干燥室的顶部设置均匀围绕在通孔四周的若干根导轨，导轨的上部固定设置有固定板，固定板的下表面设置有与升降板连接的气缸，气缸能够带动升降板升降穿过通孔，升降板贯穿在导轨上；

所述雾化器内部中心设置有玻璃管，所述玻璃管的外面设置有压电陶瓷，压电陶瓷与波形发生器连接，玻璃管的顶端与来自料罐底部的出料管连通，玻璃管的底端设置有喷嘴，玻璃管的四周设置有包围玻璃管的分散器，分散器内设置有围绕玻璃管四周的冷却水通道，冷却水通道的外周设置有环形通道，环形通道的底端设有向着喷嘴方向直线倾斜并且逐渐缩小的喷风通道，喷风通道的下端口位于喷嘴的下方。

2.根据权利要求1所述的单粒径液滴喷雾干燥塔，其特征是所述加热系统还包括温控器、热电偶和电压调整器，所述温控器、电压调整器、加热器和热电偶顺序串联，形成闭环控制系统，所述温控器设置有预定的温度数值，温控器将该温度数值处理成相应信号，并通过信号线发送给电压调整器，电压调整器根据该信号调整加热器的加热功率。

3.根据权利要求2所述的单粒径液滴喷雾干燥塔，其特征是所述加热器的热风出口端通过风管连接到设置在干燥室内部的布风管，布风管的下面设置有布风板。

4.根据权利要求1所述的单粒径液滴喷雾干燥塔，其特征是所述进料系统还包括调压阀、压力表、温控器和固态开关，所述料罐的外周包裹有加热板，料罐的顶部设置一个可拆卸的顶盖，顶盖的中心设置有一根接通到料罐内的压缩空气管，所述压缩空气管上设置有调压阀和压力表，所述料罐内设置有热电偶，所述温控器、固态开关、加热板和热电偶串联，温控器内设置预设温度，该预设温度为料罐需达到的温度数值，温控器将该预设温度处理成相应的信号并通过信号线发送给固态开关，固态开关控制加热板的加热功率，热电偶感应料罐内的环境温度，并及时将该环境温度信息传送给温控器，温控器比对料罐内的环境温度与预设温度，当料罐内的环境温度高于预设温度时，固态开关关闭加热板，当料罐内的环境温度低于预设温度时，固态开关打开加热板，且料罐内的环境温度低于预设温度的温差越大，加热板的加热功率越大，实现闭环控制。

5.根据权利要求4所述的单粒径液滴喷雾干燥塔，其特征是所述料罐的底部设置有与雾化器等数量的出料管，每根出料管分别连接到一个雾化器，料罐的侧壁上部设置有进料管，侧壁下部设置有回料管，所述进料管和回料管分别与循环泵的出口端和进口端连通，所述循环泵连接电机，料罐内倾斜设置有筛板，筛板从回料管的下边沿向着相对侧倾斜升高，筛板的四周料罐的内壁固定，所述筛板设置有圆环形状或者直线形状的筛缝，所述筛缝贯穿过筛板。

6.根据权利要求5所述的单粒径液滴喷雾干燥塔，其特征是所述环形通道连接一根压缩空气管，该压缩空气管上设置有调节阀和转子流量计，所述冷却水通道通过冷水管连接着冷水槽，冷却水通道中的水经过回水管连接到冷水槽。

7.根据权利要求1所述的单粒径液滴喷雾干燥塔，其特征是所述干燥室内设置有若干个热电偶，该若干个热电偶均与位于干燥室外面的显示屏连接。