CN105829818A - 具有改进的径向气体速度控制的用于对流干燥机的气体分配器 - Google Patents

具有改进的径向气体速度控制的用于对流干燥机的气体分配器 Download PDF

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Abstract

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

Description

具有改进的径向气体速度控制的用于对流干燥机的气体分配器
技术领域
本发明涉及安装在统称对流干燥机的喷雾干燥机、喷雾冷却机、喷雾吸收机和类似设备上的气体分配器或气体扩散器，其中，例如，分散的或分配的气体或空气可以是大气空气或特殊气体或特殊气体的混合物，并且其中统称对流干燥机的设备适用于期望由雾化液体生产粉状材料的许多不同的技术领域，该雾化液体包含要被干燥和恢复为粉状的、结块的、有涂层的或颗粒状的材料的一种或多种物质。
背景技术
对流干燥机是一种由雾化液体生产干燥粉状物质的装置，其中通过与流体对流换热和频繁的质量传递使雾化液滴在处理腔室中干燥或固化。该过程发生在有限的空间中。处理腔室通常被称为干燥腔室。在喷雾干燥机的例子中，使用雾化装置，例如，旋转雾化器、压力喷嘴或多流体喷嘴将液体供给物雾化，并将其与温度通常在-50-800℃范围内的干燥气体混合。例如，干燥粉状物质可以是粉末、结块粉状物质、有涂层的粉状物质或颗粒状物质，这些是本领域技术人员已知的通过将能够形成这样的粉状物质的雾化液体进行干燥所产生的产品的所有例子。
为了避免产品积聚或沉积在干燥腔室的壁面上，并且因此为了保持产能，需要用于气体的受控入口条件。气体可以是任何气相流体，但通常是空气、氮气或蒸汽。考虑到所选择的雾化装置，通过确保适用于对流干燥机的气体速度曲线，被称为气体或空气分配器的专用元件通常用作将气体恰当地引导到干燥腔室中的元件。
在此使用的术语“气体分配器”或“空气分配器”是指供应有用于对流干燥机中的干燥气体的任何扩散器或分配器。本领域技术人员将知晓可采用术语“气体”来覆盖任何单一成分气体，例如分子氮或氩，以及例如，在空气或蒸汽中存在的气体的任何混合物。因此本发明不限于用于由气体分配器分配的干燥气体的任何特定选择。本领域技术人员还将知晓当待雾化的液体是水溶液时，空气或蒸汽通常用作干燥气体，而当待雾化的液体是非水溶液时，采用惰性气体。因此，术语“干燥气体”包括可用在对流干燥机中的任何干燥气体。
气体分配器可以是本领域技术人员已知的任何类型，但是，例如，可能是弯曲管型、增压型或涡旋型形状，其中每种类型可能具有面积收缩和扩张。气体分配器可以封装或包括雾化装置、特别是雾化器，或可与雾化装置分离。
当进入腔室的气体速度高于平均腔室气体速度时，干燥气体喷流被形成为从气体分配器出口表面延伸并进入腔室。干燥气体喷流具有中心芯，其向腔室内伸入一定距离，同时连续地与周围物混合，最终与周围气体完全混合。
干燥气体喷流的速度场可以按照它的轴向、切向和径向气体速度分量来描述。轴向气体速度分量与气体分配器的中心轴线对齐，切向气体速度分量限定了气体相对于气体分配器的中心轴线的旋转速度分量，而径向速度分量限定了垂直于轴向和切向速度分量的气体运动的方向。轴向气体速度分量将气体带入腔室，切向速度有助于使入口喷流散开，而径向分量控制方向稳定性。
因此，在本领域中没有给定用于切向速度的单一优选值，相反，例如，它依赖于雾化装置和腔室几何形状。切相速度会受到导向叶片的存在的影响，从而当这些导向叶片恰当安装时获得干燥气流的旋转。在本领域中已知的是使用导向叶片，其可以是直的或弯曲的或它们的组合。
如上所述的径向速度分量是本发明的目标。现在本发明的发明人已经认识到为了高产能、低沉积的对流干燥，更可取的是应该将干燥气体喷流尽可能校准气体分配器的轴线，同时径向气体速度分量是较低的或是零。这保证了尽可能多的干燥机容积是可用的，使湿的产物从壁面脱离的同时降低在壁面沉积的风险。由于自然喷流是不稳定的，因此不可能除去所有不稳定性，但使用本发明的教导，产生改进的喷流，其与由传统气体分配器制备的喷流相比沿着主喷流轴线额外地集中。
在本发明的进一步的发展中，已经尽可能校准气体分配器的轴线并因此具有较低的或零径向气体速度分量的干燥气体喷流在它的径向气体速度分量上被赋予受控增量，以创建具有受控径向气体速度的干燥气体喷流。
在本领域中(FR1.289.817)已知在气体分配器中使用多孔板，从而利用跨过板的压降使气流平滑并因此获得更均匀的气体分布。这样的多孔板通常比多孔板的孔的平均直径更薄，其主要影响轴向速度分量，并在较小程度上影响喷流速度场的切向和径向分量。
在本领域中(DE102008017461A)还已知使用具有六角蜂窝结构的流校准器。在此，蜂窝状流校准器用于使气流在其径向和切向矢量速度分量方面变得平滑，以用于通过接近所涉及气体的冷凝温度的液体升华的作用并且在0.05至0.1m/s的非常低的气体循环速度下冷冻逆流喷雾干燥机中的气体，所述冷凝温度即显著低于250K。在本领域已知的这样的系统中，不形成气体喷流。
然而，已证明使用这样的多孔板会导致难以保持干燥腔室清洁。特别是，当对流干燥机用在食品或制药工业中时，产品设计的卫生方面是非常重要的。本发明的一个目的是改进现有技术，从而使现有技术的气体分配器中的多孔板所显现出来的这种公认的问题最小化或消除。
在本领域中(WO2007/071238，WO2011/047676)还公知利用一个或多个组装在气体分配器中的导向叶片来在使干燥气体与雾化液体接触之前调节它的组成速度分量、特别是切向速度分量的流动路径和速度。然而，导向叶片的这些组件均不能实现本发明所预期的低径向速度。
在下文中将对本发明的优点作更详细的解释。
发明内容
本发明涉及用于通过在将干燥气体引入对流干燥机腔室之前创建有利的干燥气体速度曲线来控制对流干燥机中的干燥气体的速度曲线、特别是干燥气体的径向速度曲线的一种对流干燥机和气体分配器及相关方法。在权利要求中对本发明做出了进一步的描述。
速度曲线可根据对流过程、腔室尺寸和雾化装置而具有不同的需求，但可以限定常规气体分配器的目标，例如有利的速度分布和轴向校准。
本发明进一步涉及一种包括本发明的气体分配器的对流干燥机，以及在根据本发明的对流干燥机中产生粉状物质的所述方法的应用。
本发明的发明人已经意识到减少不可控的或随机的径向速度分量的重要性，以实现混合分布的改进，与此同时利用尽可能多的干燥机体积，并同时持续使任何湿的产物从干燥机壁面脱离，从而减少在壁面沉积的风险。因此，本发明包括一种用于对流干燥机的气体分配器，其配置成在对流干燥机的干燥腔室中产生干燥气体喷流，所述干燥气体喷流具有较低的或零径向气体速度；以及一种使用能够实现这个目标的气体分配器来控制对流干燥机中的速度曲线的方法。
在本发明的上下文中，术语气体喷流应该理解为气体蒸汽，其在气体分配器出口处具有至少1m/s的出口速度。优选地，出口速度大于5m/s，甚至更优选地，出口速度大于10m/s。如果采用干燥气体的逆流来运行对流干燥机，则出口速度应该被理解为相对于逆流的流动速度的过量速度。
当对流干燥机可以在较大的温度间隔下运行时，可以预期的是本发明的对流干燥机供应有具有超过-25℃、优选地超过0℃并且更优选地超过25℃的温度的干燥气体。
通常，当出口速度和干燥气体温度增大时，气体分配器的结构需要也增大。
在本发明的上下文中，术语较低的或零径向气体速度将被理解为意指干燥腔室中的干燥气体喷流的最大径向气体速度比干燥腔室中的平均轴向气体速度小至少4倍、至少8倍、优选地至少16倍并且更优选地至少32倍。由于在干燥气体喷流中测量径向气体速度的固有困难，因此考虑到本发明所实现的目标，利用计算连续模拟工具，例如使用CD-Adapco的Star-ccm+软件(2013年版本)，通过模拟本发明的对流干燥机中的气体速度曲线，或模拟包括根据本发明的气体分配器的对流干燥机中的气体速度曲线，足以证实目标是否在合理的精度范围内。
本发明的发明人已经发现上述目标可通过配备适于安装在用于对流干燥机的气体分配器内的干燥气体的流动路径中的流校准器有利地实现，所述流校准器具有多个流通道，所述多个流通道被组织起来形成网格或网状结构，并且尺寸设置为在离开气体分配器时获得干燥气体的较低的或零径向速度。
附图说明
图1示出了具有根据本发明的气体分配器和流校准器的对流干燥机。图1A示出了对流干燥机的侧向视图，而图1B示出了沿气体分配器中心的轴线的对流干燥机的顶视图。
图2示出了用在根据本发明的流校准器中的三种不同的网格或网状结构的示意图。
图3示出了具有圆形的网格或网状结构的流校准器的示意图。
图4示出了具有适于向干燥气体喷流赋予受控的径向气体速度的圆形的网格或网状结构的流校准器的示意图。
具体实施方式
如上所述，对本发明来说重要的是在相关气体分配器的出口表面处提供用于对流干燥机的干燥气体喷流，其具有改进的径向控制和轴向校准。
本发明的发明人已经认识到通过将根据本发明的流校准器插入干燥气体的流动路径中，对于喷流稳定性和校准的改进能够以简单的方式实现，其中流校准器可放置在所述气体分配器内或所述气体分配器的上游。例如，根据本发明的流校准器可设置在用于对流干燥的系统中或所述气体分配器上游的对流干燥机中，例如，设置在雾化装置和加热器、冷却器、过滤器、混合插入件或阀之间，并且仍然对于干燥气流的径向速度分量产生有益的影响。因此，本发明的进一步的目标是提供用于气体分配器的流校准器，其在作为干燥气体喷流离开所述气体分配器和进入所述干燥腔室时产生较低的或零径向干燥气体速度。
因此，本发明涉及对流干燥机(100)，其配置成由雾化液体产生粉状物质，所述对流干燥机(100)包括至少一个气体分配器(110)，其配置成产生干燥气体喷流(120)，所述喷流从所述气体分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述干燥气体喷流(120)具有与所述气体分配器(110)的轴线校准的中心轴线(121)。所述干燥气体喷流(120)的特征在于气体速度场。所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，其中所述轴向气体速度分量将所述干燥气体带入所述干燥腔室(101)中。其中所述干燥气体喷流(120)具有较低的或零径向气体速度。
在图1中，描述了根据本发明的示例性的对流干燥机(100)，但不限于此。对流干燥机(100)包括干燥腔室(101)、气体分配器(110)、雾化装置(112)和流校准器(130)。在图中，干燥气体离开流导管(141)，并在沿干燥气体的流动路径(140)的某一点处进入气体分配器(110)。在气体分配器(110)中，将干燥气体引导到干燥腔室(101)中，并且进一步地，使干燥气体流经本发明的流校准器(130)。在干燥腔室(101)中，干燥气体在从出口表面(111)处离开气体分配器(110)和流校准器(130)时形成气体喷流(120)，其中气体分配器(110)、流校准器(130)和气体喷流(120)在此时校准，以形成共同的中心轴线(121)。在所示的实施例中，雾化装置(112)也沿刚刚描述的共同的中心轴线(121)校准。
在上述对流干燥机(100)的实施例中，所述气体分配器(110)配置成使所述干燥气体喷流(120)的速度场中的径向速度分量减少或最小化。在所述的对流干燥机(100)的优选的实施例中，所述气体分配器(110)包括流校准器(130、310、320)，所述流校准器(130、310、320)在所述气体分配器(110)的内部或者在所述气体分配器(110)的上游被安装在所述干燥气体的流动路径(140)中，所述流校准器(130、310、320)配置成使所述速度场的所述径向气体速度分量减少到较低的或零径向气体速度。
进一步地，本发明在一个实施例中描述了气体分配器(110)，其用于将干燥气体喷流(120)引导到对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述对流干燥机(100)配置成由雾化液体生产粉状物质，所述气体分配器(110)配置成产生从气体分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥气体喷流(120)，所述干燥气体喷流(120)具有与所述气体分配器(110)的轴线校准、基本上垂直于所述气体分配器的出口表面(111)的中心轴线。所述干燥气体喷流的特征在于气体速度场。所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，所述轴向气体速度分量将所述干燥气体带入所述干燥腔室(101)中。其中所述气体分配器(110)配置成使所述气体速度场中的径向气体速度分量减小或最小化。
气体分配器(110)可以是弯曲管型气体分配器、增压型或涡旋型形状，并且可以具有面积收缩和扩张。气体分配器可以封装或包括雾化装置，或者能够与雾化装置分离。
在根据本发明的一个优选实施例中，气体分配器(110)包括流校准器(130、310、320、410)，所述流校准器在所述气体分配器(110)内部或者在所述气体分配器上游被插入所述干燥气体的流动路径(140)中，所述流校准器限定了多个流通道(211、221、231、241)，以用于使干燥气体喷流(120)的流动场中的径向气体速度分量最小化，所述多个流通道(211、221、231、241)被组织起来形成网格或网状结构(210、220、230、240)，并且尺寸设置成在使所述干燥气体流经所述多个流通道(211、221、231、241)之后，在离开所述气体分配器(110)时能够获得所述干燥气体的较低的或零径向速度。
在本发明的上下文中，网格或网状结构(210、220、230、240)应该被理解为三维结构或构造，其通过在流通期间将径向气体速度分量减少到较低值或零来影响流经网格或网状结构的干燥气体的气流速度场。网格或网状结构在构造上可以是管状，使得干燥气体在通过网格或网状结构期间流经多个管。所述网格或网状结构还能够构造成沿所述中心轴线(121)的方向延长的多个导向叶片，导向叶片具有至少一个轴线，该轴线基本上平行地对齐所述中心轴线。网格或网状结构(210、220、230、240)也可以构造成多组导向叶片，每组导向叶片具有沿所述中心轴线的方向的延长部，并且每组导向叶片相对于网格或网状结构内的中心轴线被不同地径向定向。
为了最佳地观察所述网格或网状结构(210、220、230、240)，可以沿着所述中心轴线(121)观察所述流校准器(130、310、320)。此时所述网格或网状结构(210、220、230、240)将是可观察到的，其作为在由所述气体速度场的切向和径向气体速度分量所覆盖的投影平面上可见的投影区域。此时可限定特征长度尺度(δ)，在此称为径向距离(δ)，当沿将所述中心轴线(121)连接至所述流校准器(130、310、320)的外缘(215、225、235、245)的直线从所述中心轴线(121)开始测量时，所述径向距离(δ)为通过上述投影观察到的网格的两壁面之间的最大距离。
图2示出了用在根据本发明的流校准器(130、310、320、410)中的三种不同的网格或网状结构(210、220、230、240)的示意图。图2A示出了具有正方形的网格或网状结构(210)的流校准器的投影区域。图2B示出了具有圆形的网格或网状结构(220)的流校准器的投影区域。图2C示出了具有蜂窝状网格或网状结构(230)的流校准器的投影区域，并且图2D示出了具有中间无细料的蜂窝状网格或网状结构(240)的流校准器的投影区域。值δ是如上所说明的流校准器的特征长度。已经以示例性的方式在附图中示出由网格或网状结构形成的流通道(211、221、231、241)。进一步地已经以非限制的方式在附图中示出如下文所述的示例性的导向叶片(212、213、222、223、232、233)或管(242)的位置。
图3示出了具有圆形的网格(320)或圆形的网状结构(310)的流校准器的示意图。值α是流通道的特征长度，其由沿中心轴线(121)测量的流通道(211、221、231、241)的长度限定。所示的构造例示例性地用于本发明的流校准器，并且本领域技术人员将很容易地结合下文的说明从附图中推断出如何组装其他的网格类型的流校准器。
为了组装图3的流校准器(310、320)，环形或圆柱形式的多个切向导向叶片(223)围绕流校准器的中心轴线(121)同心地组装并且与多个径向导向叶片(222)相结合，这些径向导向叶片类似于车轮中的辐条。在图3B的流校准器(310)中，径向导向叶片(222)和切向导向叶片(223)沿流校准器(310)的中心轴线被分成第一层(340)和第二层(330)。然而在图3C的流校准器(320)中，径向导向叶片(222)和切向导向叶片(223)连接成单独的第一层(350)，从而形成管。最终的流通道(221)根据图3A的构建的流校准器的二维投影所示。
图4A和4B示出了适于赋予干燥气体喷流(120)受控的径向气体速度的、具有圆形的网格或网状结构的流校准器(410)的示意图。
在附图所示的实施例中，适于赋予干燥气体喷流(120)受控的径向气体速度的、具有圆形的网格或网状结构的流校准器(410)构造成与图3B所示的流校准器(310)类似。它具有第一层(440)和第二层(430)，它们沿流校准器(410)的中心轴线(121)分离径向导向叶片(422)和切向导向叶片(423)。然而，此时切向导向叶片(423)不再是环形或圆柱形，而是它们形成已经由所述特征距离δ间隔开的截头锥体，以形成围绕所述中心轴线(121)同心布置的锥形切向导向叶片(423)的第二层。根据所述锥形切向导向叶片(423)相对于中心轴线(121)形成的倾斜角(Θ)，可控地赋予所述干燥气体喷流(120)更小或更大的径向气体速度。
适于赋予干燥气体喷流(120)受控的径向气体速度的、具有圆形网格或网状结构的流校准器(410)也可构造成图3C所示的实施例与径向导向叶片(222)和切向导向叶片(223)所组成的第一层(350)以及如上所述构造的第二层(430)的组合。同样地，有可能通过允许图2D中的实施例的每个贯通的开口或流通道(241)形成相对于所述中心轴线(121)的所述倾斜角(Θ)来构造适于赋予干燥气体喷流(120)受控的径向气体速度的、具有圆形网格或网状结构的流校准器(410)，其与图2D中的流校准器(240)类似。
通过构造如上所述的适于赋予干燥气体喷流(120)受控的径向气体速度的、具有圆形网格或网状结构的流校准器(410)，在所述流校准器的第一部分和赋予受控的径向气体速度的第二部分中，通过将径向气体速度减小到较低的或零径向气体速度来实现改进的径向气体速度控制。
在一些实施例中，有利的是构造本发明的具有一个或多个贯通通道的流校准器(130、310、320、410)，这些横穿所述网格或网状结构(210、220、230、240)的一个或多个贯通通道在所述干燥气流(140)的方向上被包括在所述流校准器(130、310、320、410)中，这些一个或多个贯通通道具有大于与被包括在所述流校准器(130、310、320、410)中的所述网格或网状结构(210、220、230、240)相关的特征径向长度(δ)的尺寸，所述流校准器(130、310、320、410)也包括所述一个或多个贯通通道。例如，这在图1的包括雾化器(112)的流校准器(130)中示出。
当在本发明的流校准器(130、310、320、410)中构造这样的一个或多个贯通通道时，有利的是所述通道是圆形的，并且可由单一直径表示，但这并不限制本发明。所述一个或多个贯通通道的其他几何形状对本领域技术人员来说根据经验同样是适用的和可用的。
这个实施例的优点在于，当另外的设备具有的尺寸太大以至于不能装配在所述流校准器中的所述网格或网状结构的单个网孔内时，允许另外的设备的安装，例如但不限于对流干燥领域所涉及的雾化器和/或附加的空气喷嘴。通过确定安装在所述流校准器中的一个或多个贯通通道的组合的表面积足够小于本发明的网格或网状结构的表面积，利用本发明获得的益处不会丧失。进一步地，有利的是将这样的一个或多个贯通通道安装为比所述流校准器(130、310、320、410)中的所述网格或网状结构(210、220、230、240)的前述轮缘(215、225、235、245)更靠近中心轴线(121)。
类似于圆形流校准器(310、320)的构造，由多个管(242)或由多个导向叶片(232、233)构成的另一种网格或网状结构可以是蜂窝结构(230、240)。蜂窝结构(230、240)可预先组装为管状结构，或由至少两个层组装为层状结构，其中每层呈现出锯齿壁面(232、233)形式的多个导向叶片(232、233)，并且其中两个层彼此呈一定角度定向，从而在观察组装的流校准器(130、310、320)在切向和径向气体速度分量限定的平面上的投影区域时形成基本上的蜂窝结构。
为了组装根据本发明的流校准器(130、310、320、410)，本领域技术人员有大量选择，例如但不限于，焊接、钎焊、挤出、模塑、预装配零件的彼此插入、水切割、激光切割、钻孔、铸造、胶粘、3D打印。本领域技术人员还会知道根据气体分配器的具体需要选择用于制造流校准器的合适材料。这样的材料可以是，例如但不限于，不锈钢、金属板或塑料。
还可能的是气体分配器(110)中任何形状的多个管状和/或多个导向叶片结构元件捆绑在一起形成更小的插入子结构，随后将它们组装为形成根据本发明的更大的流校准器(310)，并且使其适合其中想要安装更大的流校准器(310)的气体分配器(110)的尺寸。
本发明的发明人已经发现对于实现适当的径向速度控制有利的是，所述流通道(211、221、231、241)具有轴向长度(α)和径向距离(δ)，使得所述流通道的特征可在于轴向长度(α)与径向距离(δ)的比率(DR)，其中2≤DR、优选地3≤DR、更优选地4≤DR、更优选地3≤DR≤100、更优选地3≤DR≤50、更优选地3≤DR≤20、最优选地4≤DR≤20。
在根据本发明的流校准器(130、310、320、410)的实施例中，形成所述网格或网状结构(210、220、230、240)的多个流通道(211、221、231、241)是多个管或多个导向叶片或它们的组合。多个管或多个导向叶片或它们的组合能够被连接或组织为层、优选地至少两层、更优选地两个层。当所述流校准器(130、310、320、410)包括多于两个层，例如第一层(340)和第二层(330)时，例如，可以设想层的顺序为第一的第一层(340)、第一的第二层(330)、第二的第一层(340)、第二的第二层(330)等等。本领域技术人员很容易设想到进一步的结构变化。
在另一个实施例中，所述多个导向叶片(212、213、222、223、232、233、423)相对于所述速度场径向地和切向地定向，从而形成一组径向导向叶片和切向导向叶片。在一个实施例中，径向导向叶片可以有角度，以用于赋予干燥气流切向方向。在进一步的实施例中，所述切向导向叶片可形成为一组环形或圆柱导向叶片(223)和/或直的导向叶片(222)。在又一个实施例中，将多组直的导向叶片(212、213)组装成相对于轴向气体速度分量的轴线成角度的十字图案。
在一个实施例中，本发明的多个流通道(211、221、231、241)可形成圆形或多边形结构或它们的组合，特别是多个流通道(211、221、231、241)可形成蜂窝结构(231、241)。特别地，分离的导向叶片(232、233)的组合可径向地和切向地定向，以形成轴向拉伸的蜂窝(231)。
在本发明的进一步的实施例中，多个管或导向叶片(212、213、222、223、232、233、242、423)可由金属或塑料制成，并且能挤出、逐点焊接或完全焊接、或松散地组装，以在所述气体分配器(110)中形成组装的流校准器(130、310、320)。
为了举例说明本发明，使用CD-Adapco的Star-ccm+软件(2013年版本)模拟蜂窝结构的流校准器(230)。跨过蜂窝结构的近似压力损失为Δp＝10mmWG，当量直径≤20毫米，轴向长度(α)与径向距离(δ)的比率DR≥3。对于改进的混合，为了减少径向气体速度分量同时允许保持切向气体速度的给定量，蜂窝构造同时独立地引导切向和径向速度分量。当DR大于2、优选地大于3、最优选地大于4时，实现了本发明的益处。
本发明进一步涉及一种对流干燥机(100)，其包括前述的气体分配器(110)。优选地，气体分配器(110)包括前述的流校准器(130、310、320)。
本发明还涉及一种用于控制干燥气体喷流(120)的气体速度场的方法，干燥气体喷流(120)从气体分配器(110)伸入到对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述气体速度场包括轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，所述方法包括使所述径向气体速度分量最小化，使得所述气体喷流(120)的所述径向气体速度是较低的或是零。
在一个优选的实施例中，气体分配器(110)包括流校准器(130、310、320)。在最优选的实施例中，所述流校准器(130、310、320)具有轴向长度(α)，并且包括多个管或导向叶片(212、213、222、223、232、233、242、423)，所述多个管或导向叶片布置成形成具有多个开口(211、221、231、241)的网格或网状结构(210、220、230、240)，所述管或导向叶片的尺寸设置成在使所述干燥气体流经所述多个管或导向叶片之后，在从所述气体分配器(110)离开时获得所述干燥气体的较低的或零径向气体速度。
本发明还特别涉及一种用于控制干燥气体喷流(120)的气体速度场的方法，干燥气体喷流(120)从气体分配器(110)的出口表面(111)伸入到对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述气体分配器(110)包括流校准器(130、310、320)，所述流校准器包括流通道(211、221、231、241)，所述流校准器限定轴向长度(α)和径向距离(δ)，其中所述流通道的特征在于轴向长度(α)与径向距离(δ)的比率(DR)，其中2≤DR、优选地3≤DR、更优选地4≤DR、更优选地3≤DR≤100、更优选地3≤DR≤50、更优选地3≤DR≤20、最优选地4≤DR≤20。
最后，本发明涉及用于控制从气体分配器(110)伸入到对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中的干燥气体喷流(120)的气体速度场的、如上所述的方法的一种应用，以用于通过能够在对流干燥机(100)中形成粉状物质的雾化液体生产粉状物质，所述粉状物质例如粉末、结块的粉状物质、有涂层的粉状物质或颗粒状物质，并且由雾化液体所生产的粉状物质包含能够在对流干燥机(100)中利用上述方法形成粉状物质的材料。
尽管为了说明的目的已经详细描述了本申请的教导，但可以理解的是这样的细节仅是为了所述目的，并且本领域技术人员能够在不脱离本申请教导的范围内在其中进行变化。
权利要求中使用的术语“包括”不排除其他元件或步骤。权利要求中使用的术语“一”不排除多个。

Claims (26)

1.一种气体分配器(110)，其用于将干燥气体喷流(120)引导到对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述对流干燥机(100)配置成用于通过雾化液体生产粉状物质，所述气体分配器(110)配置成产生从所述气体分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥气体喷流(120)，所述干燥气体喷流(120)具有实质上垂直于所述气体分配器的出口表面(111)的、与所述气体分配器(110)的轴线对齐的中心轴线；所述干燥气体喷流(120)的特征在于气体速度场，所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，所述轴向气体速度分量将所述干燥气体带入所述干燥腔室(101)中；其中所述气体分配器(110)配置成将所述干燥气体喷流(120)的径向气体速度分量减少到或最小化到较低的或零径向气体速度。
2.一种气体分配器(110)，其用于将干燥气体喷流(120)引导到对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述对流干燥机(100)配置成用于通过雾化液体生产粉状物质，所述气体分配器(110)配置成产生从所述气体分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述干燥腔室(101)中的干燥气体喷流(120)，所述干燥气体喷流(120)具有实质上垂直于所述气体分配器的出口表面(111)的、与所述气体分配器(110)的轴线对齐的中心轴线(121)；所述干燥气体喷流(120)的特征在于气体速度场，所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，所述轴向气体速度分量将所述干燥气体带入所述干燥腔室(101)中；其中所述气体分配器(110)包括流校准器(130、310、320、410)，所述流校准器(130、310、320、410)限定了多个流通道(211、221、231、241)，所述流校准器(130、310、320、410)被配置成将所述干燥气体喷流(120)的径向气体速度分量减少到或最小化到较低的或零径向气体速度。
3.根据权利要求2所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320)中的所述多个流通道(211、221、231、241)被组织起来形成网格或网状结构(210、220、230、240)，所述网格或网状结构(210、220、230、240)的尺寸设定为在使所述干燥气体流经所述多个流通道(211、221、231、241)之后，在流经所述出口表面(111)从所述气体分配器(110)离开时获得所述干燥气体喷流(120)中的所述干燥气体的较低的或零径向速度。
4.根据权利要求2所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(410)中的所述多个流通道(211、221、231、241)被组织起来形成网格或网状结构(210、220、230、240)，所述网格或网状结构(210、220、230、240)的尺寸设定为在使所述干燥气体流经所述多个流通道(211、221、231、241)之后，在流经所述出口表面(111)从所述气体分配器(110)离开时获得所述干燥气体喷流(120)中的所述干燥气体的受控的径向速度。
5.根据权利要求2至4所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)中的所述多个流通道(211、221、231、241)是多个管(242)或多个导向叶片(212、213、222、223、232、233、422、423)或它们的组合。
6.根据权利要求5所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)中的所述多个管(242)或多个导向叶片(212、213、222、223、232、233、422、423)或它们的组合被组织成层(330、340、350、430、440)，所述流校准器(130、310、320、410)中的所述多个管(242)或多个导向叶片(212、213、222、223、232、233、422、423)或它们的组合优选地包括至少一个层(330、340、350)或两个层(330、340、430、440)。
7.根据权利要求5或6所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)中的所述多个导向叶片(212、213、222、223、232、233、422、423)相对于所述速度场径向地和切向地定向，以形成一组径向导向叶片(222、422)和切向导向叶片(223、433)。
8.根据权利要求7所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)中的所述径向导向叶片(212、213、222、232、233、422)是成角度的，以用于向干燥气体流赋予切向方向。
9.根据权利要求7或8所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(410)中的所述切向导向叶片(423)形成为一组截头锥体，所述切向导向叶片(423)布置为形成第二层(430)，所述第二层(430)为围绕所述中心轴线(121)同心布置的圆锥形切向导向叶片的第二层，各切向导向叶片(423)通过特征距离δ隔开，并且相对于所述中心轴线(121)具有倾斜角度Θ。
10.根据权利要求7或8所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)中的所述切向导向叶片(212、213、223、232、233)形成为一组环形或圆柱形导向叶片(223)、直的导向叶片(212、213)或锯齿形导向叶片(232、233)。
11.根据权利要求10所述的气体分配器(110)，其中，将所述流校准器(130、310、320、410)中的多组直的导向叶片(212、213)组装成相对于所述中心轴线成角度的十字图案(210)。
12.根据权利要求3至5所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)中的所述多个流通道形成圆形结构(220)或多边形结构(210、230、240)或它们的组合。
13.根据权利要求3至5所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(230、240、410)中的所述多个流通道形成蜂窝结构(230、240)。
14.根据权利要求13所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)中的分离的导向叶片(232、233)的组合径向地和切向地定向，以形成轴向拉伸的蜂窝(230)。
15.根据权利要求3至5所述的气体分配器(110)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)中的多个管或导向叶片由金属或塑料或它们的组合制成。
16.根据权利要求3至5所述的气体分配器(110)，其中，对所述流校准器(130、310、320、410)中的多个管或导向叶片被钻孔、铸造、挤出、逐点焊接或完全焊接、或松散组装，以在所述气体分配器(110)内形成组装的流校准器(130、310、320)。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的气体分配器(110)，其包括流校准器(130、310、320)，所述流校准器(130、310、320、410)包括多个流通道(211、221、231、241)，其中所述流校准器(130、310、320、410)限定了轴向长度(α)和径向距离(δ)，并且所述多个流通道(211、221、231、241)的特征在于轴向长度(α)与径向距离(δ)的比率(DR)，其中2≤DR，优选地3≤DR。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的气体分配器(110)，其包括流校准器(130、310、320、410)，所述流校准器(130、310、320、410)包括一个或多个贯通的通道，所述一个或多个贯通的通道在所述干燥气流(140)的方向上横穿包括在所述流校准器(130、310、320、410)中的所述网格或网状结构(210、220、230、240)，所述一个或多个贯通的通道具有比特征的径向距离(δ)更大的直径，所述特征的径向距离(δ)与也包括所述一个或多个贯通的通道的所述流校准器(130、310、320、410)中所包括的所述网格或网状结构(210、220、230、240)相关。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的气体分配器(100)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)位于或靠近所述出口表面(111)。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的气体分配器(100)，其中，所述流校准器(130、310、320、410)位于所述流导管(141)中，以用于在所述气体分配器(100)上游、优选地位于或接近入口点的所述干燥气体从所述流导管(141)流入所述气体分配器(100)内。
21.根据权利要求1或2所述的气体分配器(110)，其包括至少一个雾化器。
22.一种对流干燥机(100)，其配置成用于通过雾化液体生产粉状物质，所述对流干燥机(100)包括配置成生成干燥气体喷流(120)的至少一个气体分配器(110)，所述喷流从所述气体分配器(110)的出口表面(111)伸入到所述对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述干燥气体喷流(120)具有与所述气体分配器(110)的轴线对齐的中心轴线(121)；所述干燥气体喷流(120)的特征在于气体速度场；所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，其中所述轴向气体速度分量将所述干燥气体带入所述干燥腔室(101)中；其中所述干燥气体喷流(120)具有较低的或零径向气体速度。
23.一种对流干燥机(100)，其包括根据权利要求1至21中的任一项所述的气体分配器(110)。
24.一种用于控制干燥气体喷流(120)的气体速度场的方法，所述干燥气体喷流(120)从气体分配器(110)伸入到对流干燥机(100)的干燥腔室(101)中，所述气体速度场包括轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，所述方法包括使所述径向气体速度分量最小化，使得所述气体喷流(120)的所述径向气体速度是较低的或是零。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述气体分配器(110)是根据权利要求1至21中任一项所述的气体分配器。
26.根据权利要求24或25中的任一项所述的方法，其中，所述气体分配器包括流校准器(130、310、320、410)。
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