CN108601363B - 用于喷雾干燥的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将液体干燥成粉末的静电喷雾干燥器，其包括限定干燥室的细长主体，在干燥室的一端处的喷雾喷嘴组件以及在相对端处的过滤器元件壳体和粉末收集腔室。非结构性的非金属内衬以与内壁表面间隔开的关系设置在细长主体内，以限定内部干燥区域。内衬可释放地支撑在主体内，以便在特定使用之后能够选择性地移除和替换。所示细长主体具有模块化结构，其包括多个模块，其中至少一个模块选择性地可移除和替换以用于改变用于特定喷雾应用的干燥腔室的长度。内衬还可以用长度对应于干燥室改变后的长度的内衬或者对于特定用途具有不同直径的内衬来替换。

Description

用于喷雾干燥的装置和方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2015年11月3日提交的申请号为62/250,318的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及喷雾干燥器，并且更具体地涉及用于将液体喷雾干燥成干粉形式的装置和方法。

背景技术

喷雾干燥是众所周知且广泛使用的方法，其中将液体浆料喷入干燥腔室中，将热空气引入其中以将液体干燥成粉末。浆料通常包括液体（诸如水），成分（诸如食物、香料或制药）和载体。在干燥过程中，将液体驱除，留下封装在载体内的粉末形式的成分。喷雾干燥还用于生产不需要封装的粉末，如各种食品、添加剂和化学品。

喷雾干燥系统通常在结构上相当庞大，具有可以达到几层楼高度的干燥塔。设备本身不仅是大量的资本投资，其使用的设施必须具有足够的尺寸和设计来容纳这样的设备。干燥介质的加热要求也可能是昂贵的。

尽管希望使用静电喷雾喷嘴来产生便于更快干燥的静电粒子，但由于这种喷雾干燥器系统主要是钢结构，静电液体可以某种方式给系统的部件充电，特别是如果无意地接地，这会阻碍电气控制的操作并中断操作，从而导致不按照规定干燥的不静电液体的排出。

尽管已知形成非金属材料的静电喷雾干燥器的干燥腔室以更好地将该系统与静电液体隔离，但是颗粒可能粘附并积聚在干燥腔室的壁上，其需要耗时的清理并中断该系统的使用。此外，干燥腔室内加热空气环境中的非常细的干燥粉末可能会由于意外的火花或静电喷雾喷嘴或系统的其他部件的故障而产生危险的爆炸条件。

这种喷雾干燥器系统还必须可操作用于喷雾干燥不同形式的液体浆料。例如在香料行业中，可能需要在一次运行中使用柑橘香料成分来操作系统，而在下一次操作中使用咖啡香料成分。附着在干燥腔室壁上的残留香料材料会污染随后加工产品的味道。当然，在制药领域，连续运行的药品不会受到交叉污染。

现有的喷雾干燥器系统还缺乏简单的多功能性。有时希望运行较小批次的产品进行干燥，而不需要使用整个大型干燥系统。还可能希望改变材料喷涂和干燥进入系统用于特定应用的方式。仍然在其他处理中，可能期望细颗粒在干燥过程中团块（agglomerates）以更好地促进最终使用，例如更快地溶解到与其一起使用的液体中。然而，现有的喷雾器并未适应简单的改造以适应加工要求的这种变化。

喷雾干燥器还倾向于产生非常精细的颗粒，其可以在离开干燥器系统的干燥气体中保持在空气中传播并且必须从离开系统的气体中被过滤。这种细颗粒物质可能会快速堵塞过滤器，妨碍干燥器的有效操作并且需要频繁清洁过滤器。现有的喷雾干燥器还通常使用复杂的旋风分离和过滤装置来去除在空气中传播的颗粒物质。这种设备昂贵并且需要昂贵的维护和清洁。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种喷雾干燥器系统，其适用于更高效和通用的操作。

另一个目的是提供一种如上所述的静电喷雾干燥器系统，其尺寸相对较小并且操作更可靠。

另一个目的是提供一种静电喷雾干燥器系统，其高度相对较低并且可以在没有特殊建筑物或天花板要求的位置安装和操作。

另一个目的是提供一种前述类型的静电喷雾干燥器系统，其有效地用于喷雾干燥不同产品批次而没有交叉污染。

另一个目的是提供一种上述类型的静电喷雾干燥器系统，其在尺寸和加工技术方面可以容易地修改以用于特定的干燥应用。

另一个目的是提供一种静电喷雾干燥器系统，其可操作用于以允许细颗粒团块成更好地便于随后使用的形式的方式干燥粉末。

另一个目的是提供一种静电喷雾干燥器系统，其能够以较低的加热要求并因此更经济有效地操作。一个相关的目的是提供这种类型的喷雾干燥器系统，其可操作用于有效地干燥温度敏感化合物。

另一个目的是提供一种模块式静电喷雾干燥器系统，其中模块可以选择性地用于不同容量的干燥要求，并且适用于维修、维护和模块替换而不关闭喷雾干燥器系统的操作。

另一个目的是提供一种上述类型的静电喷雾干燥器系统，其不易受到细粉末和系统的干燥腔室内的加热环境的电气故障和危险爆炸的影响。一个相关的目的是为这种喷雾干燥器系统提供一种控制，该控制对于监测和控制系统可能的电故障是有效的。

另一个目的是提供这种类型的喷雾干燥器系统，其具有过滤器系统，用于更有效地和有效地从离开干燥器的干燥气体中去除在空气中传播的颗粒物质，并具有较少的维护要求。

另一个目的是提供一种如上所述特征的喷雾干燥器系统，其中干燥气体过滤器系统包括用于自动且更有效地去除过滤器上的颗粒物质累积的装置。

另一个目的是提供这样一种静电喷雾干燥器系统，其构造相对简单并且适于经济的制造。

通过阅读以下详细描述并参考附图，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是所示喷雾干燥器系统的粉末处理塔的侧视图；

图2是图1中所示的粉末处理塔的垂直截面；

图3是所示粉末处理塔的分解透视图；

图3A是可与所示粉末处理塔一起使用的未组装的柔性非渗透内衬的平面图；

图3B是类似于图3 A中所示但由可渗透过滤材料制成的内衬的替代实施例的平面图；

图3C是内衬的另一替代实施例的平面图，其中该内衬由部分非渗透材料和部分可渗透过滤材料制成，其可与所示粉末处理塔一起使用；

图3D是内衬的另一替代实施例的平面图，其中该内衬由非渗透非导电刚性材料制成，其可与所示粉末处理塔一起使用；

图4是所示粉末处理塔的顶盖或盖的放大顶视图，其中静电喷雾喷嘴居中地支撑在其中；

图5是图4中所示的顶盖和喷雾喷嘴组件的侧视图；

图6是所示静电喷雾喷嘴组件的放大垂直截面；

图7是所示静电喷雾喷嘴组件的喷嘴支撑头部的放大局部剖视图；

图8是所示静电喷雾喷嘴组件的排出端的放大局部剖视图；

图8A是类似于图8所示的喷雾喷嘴组件的局部剖视图，其排出喷雾尖端被改变以便于喷射更多粘性液体；

图9是沿图8中的线9-9所示的静电喷雾喷嘴组件的横截面；

图10是所示粉末处理塔的粉末收集锥体和过滤器元件壳体的局部放大剖视图；

图10A是图10中所示的粉末收集锥体和过滤器元件壳体的分解透视图；

图11用于与所示粉末处理塔一起使用的过滤器元件壳体的可选实施例的局部截面侧视图；

图11A是图11中所示的过滤器壳体的过滤器之一的放大局部剖视图，示出了其处于非操作状态的反向气体脉冲过滤器清洁设备；

图11B是类似于图11A的放大局部剖视图，其示出处于操作状态的反向气体脉冲空气过滤器清洁设备；

图12是过滤元件壳体和粉末收集腔室的可选实施例的侧视图；

图12A是图12中所示的过滤器元件壳体和粉末收集腔室的俯视平面图；

图12B是图12中所示的过滤器元件壳体和粉末收集腔室的放大局部剖视图；

图12C是图12中所示的过滤器元件壳体和相关的上游空气方向集气室的分解透视图；

图13示出了用于将顶盖与相关联的上部内衬支架环组件固定到干燥腔室的紧固布置的局部剖视图；

图13A是类似于图13 的但示出了用于将干燥室固定到具有相关联的底部内衬支架环组件的粉末收集锥体的紧固布置的局部剖视图；

图14是所示紧固件中的一个的放大局部视图；

图15是所示喷雾干燥器系统的示意图；

图15A是可操作用于将熔融流动流冷却成固体颗粒的喷雾干燥器的替代实施例的示意图；

图16示出用于所示喷雾干燥系统的流体供应泵及其相关驱动电机的局部剖视图；

图16A是支撑在外部非导电壳体内的所示流体供应泵的垂直截面；

图17是示出的绝缘内衬及其支架环支撑组件的放大顶视图；

图18是类似于图17但示出支撑较小直径绝缘内衬的支架环组件的放大顶视图；

图19是支撑多个静电喷雾喷嘴组件的所示粉末处理塔的顶盖的放大侧视图；

图20是图19所示顶盖的顶视图；

图21是所示粉末处理塔的垂直截面，其被修改用于在其干燥腔室底部的中央附近支撑静电喷雾喷嘴，用于喷雾液体向上的方向以进行干燥；

图22是图21中所示的静电喷雾喷嘴组件的底部安装支撑的示意性侧视图；

图23是图22中所示的静电喷雾喷嘴组件和底部安装支撑的顶视图；

图24是图22和图23所示喷雾喷嘴底部安装支撑的一个支撑杆的放大截面图；

图25是示出说明性粉末干燥系统的替代构造的图示；

图25A是其中将新鲜氮气引入系统的气体再循环管线中的喷雾干燥器系统的替代实施例的示意图；

图25B是利用旋风分离器/过滤袋组件用于过滤来自再循环干燥气流的颗粒物质的喷雾干燥器系统的另一替代实施例的示意图；

图25C是类似于图25B的替代实施例，并且将在旋风分离器中分离的干燥细颗粒再次引入干燥腔室中；

图25D是喷雾干燥器系统的另一替代实施例，其具有用于过滤来自再循环干燥气体的颗粒物质的多个流化床过滤器；

图26是根据本公开的用于操作静电喷雾干燥器系统中使用的电压产生器故障恢复方法的方法流程图；

图27是根据本公开用于在静电喷雾干燥器系统中使用的调制静电喷雾喷嘴中的脉冲宽度的方法流程图；

图28是具有多个粉末处理塔的模块化喷雾干燥器系统的顶视示意图；

图29是图28所示的模块化喷雾干燥器系统的前视平面图；以及

图30是类似于图28但具有额外粉末处理塔的模块化喷雾干燥器系统的顶视图。

虽然本发明容许各种修改和替代构造，但是其某些说明性实施例已经在附图中示出并且将在下面详细描述。然而，应该理解的是，并不打算将本发明限制于所公开的具体形式，而是相反，本发明覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、替代构造和等同物。

具体实施方式

现在更具体地参考附图，其中示出了根据本发明的说明性喷雾干燥系统10，其包括处理塔11，处理塔11包括呈直立圆柱形结构形式的干燥腔室12，具有加热空气入口15和液体喷雾喷嘴组件16的、用于干燥腔室12的盖或盖子14形式的顶部闭合装置，以及支撑在干燥腔室12的底部的粉末收集锥体18形式的底部闭合装置，粉末收集锥体18穿过其延伸的过滤器元件壳体19，其具有加热空气排出口20，以及底部粉末收集腔室21。干燥腔室12、收集锥体18、过滤器元件壳体19和粉末收集腔室21均优选地由不锈钢制成。顶盖14优选地由塑料或其他非导电材料制成，并且在这种情况下居中地支撑喷雾喷嘴组件16。所示的加热空气入口15被定向成用于将热空气沿切向旋转方向引导到干燥室12中。框架24以直立状态支撑处理塔11。

根据该实施例的一个重要方面，如图6-图9最佳所示的喷雾喷嘴组件16是一种加压空气辅助静电喷雾喷嘴组件，用于将带静电颗粒的喷雾导入干燥腔室12，以便将液体浆料快速有效地干燥成所需的粉末形式。图示的喷雾喷嘴组件16可以是国际申请PCT/US2014/056728中公开的类型，其包括喷嘴支撑头部31，从头部31向下游延伸的细长喷嘴筒或主体32，以及在细长喷嘴主体32的下游端处的排出喷雾尖端组件34。在这种情况下，头部31由塑料或其他不导电材料制成，并且形成有径向液体入口通道36，其接收液体入口配件38并与液体入口配件38连通以便联接到与液体供应连通的供应管线131。应该理解的是，供应液体可以是可以干燥成粉末形式的各种浆料或类似液体中的任何一种，包括具有溶剂（例如水）的液体浆料、期望的成分（例如香料、食品、制药等），以及载体，使得在干燥成粉末形式时，所需成分被封装在载体内，如本领域已知的。也可以使用其他形式的浆料，包括不含载体或需要封装干燥产品的液体。

在这种情况下，喷嘴支撑头部31还在所述液体入口通道36的下游形成有径向加压空气雾化入口通道39，该通道39接收并与联接到合适的加压气体供应的空气入口配件40连通。头部31还具有位于液体入口通道36上游的径向通道41，该径向通道41容纳用于固定连接到高压源的高压电缆44的配件42，并具有延伸到通道41中的端部44a，该端部44a与轴向支撑在头部31内并且在液体入口通道36的下游延伸的电极48是电接触关系。

为了使液体能够通过头部31，电极48形成有内部轴向通道49，该内部轴向通道49与液体入口通道36连通并且通过电极48向下游延伸。电极48形成有多个径向通道50，所述径向通道50在液体入口通道36和内部轴向通道49之间连通。所示电极48具有配合在头部31的沉孔内的下游向外延伸的径向毂51，并在其间插入密封O形环52。

细长主体32为由塑料或其他合适的非导电材料制成的外圆柱形主体构件55的形式，其具有上游端55a，该上游端55a以螺纹方式接合在头部31的螺纹孔内，密封O形环56介于圆柱形主体构件55和头部31之间。由不锈钢或其他导电金属制成的液体供给管58轴向延伸穿过外圆柱形主体构件55，以限定用于在轴向电极液体通道49和排出喷雾尖端组件34之间连通液体的液体流动通道59，并用于在液体供给管58和外圆柱形主体构件55之间限定环形雾化空气通道60。突出于外圆柱形喷嘴主体55的螺纹入口端55a上方的液体供给管58的上游端配合在电极毂51中的向下开放的圆柱形孔65内，并处于导电关系。在电极48由高压电缆44充电的情况下，可以看出，向入口通道36的液体供给在其沿着细长喷嘴主体32的整个长度上穿过电极通道49和液体供给管58的过程中将被充电。在这种情况下，加压气体通过径向空气入口通道39围绕液体供给管58的上游端连通，然后进入液体供给管58和外部圆柱形主体构件55之间的环形空气通道60中。

液体供给管58被设置成与电极48电接触，用于在液体从头部31和细长喷嘴主体构件32到排出喷雾尖端组件34的整个通道中有效地为液体充电。为此，排出喷雾尖端组件34包括喷雾尖端70，喷雾尖端70具有围绕液体供给管58的下游端的上游圆柱形部分71，并在其间插入密封O形环72。喷雾尖端70包括向内渐缩或锥形的中间部分74和下游圆柱形鼻部76，其限定喷雾尖端70的圆柱形流动通道75和液体排出孔78。在这种情况下，喷雾尖端70具有分段的径向保持凸缘78，该凸缘78从限定多个空气通道77的上游圆柱形部分71向外延伸，这将变得显而易见。

为了将液体从进料管58引入并通过喷雾尖端70，同时在液体被引导通过喷雾尖端70时继续静电充电，导电销单元80被支撑在喷雾尖端70内，并与供给管58的下游端是电接触关系。销单元80在这种情况下包括上游圆柱形毂部分81，其形成有支撑在喷雾尖端70的中间锥形部分74内的下游锥形壁部分82。圆柱形毂部分81形成有多个沿周向间隔开的径向液体流动通路83（图8），其在液体供给管58和圆柱形喷雾尖端通道部分75之间连通。可以看出，当导电销单元80安置在喷雾尖端70内时与液体供给管58的下游端是物理地支撑关系。

为了将电荷集中在从喷雾尖端排出的液体上，销单元80具有向下延伸的中央电极销84，其以与喷雾尖端通道75同心的关系被支撑，使得液体排出孔78围绕电极销84环形地设置。电极销84具有逐渐变尖的尖端，该尖端延伸超出环形喷雾尖端排出孔78的距离，例如在大约1/4和1/2英寸之间。当突出电极销84离开喷雾尖端70时，液体围绕其的接触还增强了排出液体上的电荷浓度，以增强液体颗粒的分解和分布。

或者，如图8A所示，当喷射更多粘性液体时，排出喷雾尖端34可具有类似于上述的毂部分81，但没有向下延伸的中心电极销84。这种布置使更粘稠的液体通过喷雾尖端更自由地通过，而静电排出液体仍然增强液体分解以更有效地干燥这种粘性液体。

排出喷雾尖端组件34还包括围绕喷嘴尖端70设置的空气或气体盖90，其限定围绕喷嘴尖端70的环形雾化空气通道91并且保持喷雾尖端70、销单元80和液体供给管58彼此组装为导电关系。在这种情况下，气体盖90限定了围绕喷雾尖端70的下游端的锥形加压空气流动通道部分91a，其经由喷雾尖端保持凸缘78中的圆周间隔开的空气通道77与在液体供给管58和外圆柱形主体构件55之间的环形空气通道60连通，用于引导加压空气或气体排出流体围绕喷嘴尖端鼻部76通过环形排出孔93并从喷雾尖端液体排出孔78排出液体。为了保持喷雾喷嘴的内部部件处于组装关系，气体盖90具有上游圆柱形端部95，其围绕外圆柱形构件55的下游外螺纹端部与其螺纹接合。气体盖90具有沉孔96，其容纳和支撑喷雾尖端70的分段径向凸缘78以支撑喷雾尖端70，并且因此销单元80和液体供给管58与上游电极48导电连接。

喷雾喷嘴组件16可操作用于将带静电荷的液体颗粒的喷雾排出到干燥腔室12中。实际上，已经发现所示的静电喷雾喷嘴组件16可以被操作以产生极细的液体颗粒液滴，例如直径约为70微米。显而易见，由于从加热空气入口15和空气辅助喷雾喷嘴组件16这两者引入到干燥腔室中的细小液体喷雾颗粒和加热的干燥气体的击穿和排斥性质，液体颗粒易于快速高效地干燥成细颗粒形式。应该理解的是，尽管所示的静电喷雾喷嘴组件16已经被发现对于本发明具有特别的实用性，但是可以使用其他静电喷雾喷嘴和系统，包括已知类型的静电液压旋转喷雾喷嘴和高容量低压静电喷雾喷嘴。

根据本实施例的另一重要特征，干燥腔室12具有内部非金属绝缘内衬100，其与干燥腔室12的内壁表面12a同轴地间隔设置，其中来自喷雾喷嘴组件16的带静电荷的液体喷雾颗粒被排出。如图2所示，内衬的直径d小于干燥腔室12的内径d1，从而提供绝热空气间隔101，优选地与干燥腔室12的外壁表面12a至少约2英寸（约5厘米），但也可以使用其它尺寸。在该实施例中，内衬100是非结构性的，优选地由非渗透柔性塑料材料100a制成（图3和3A）。或者，如将变得显而易见的，其可以由刚性非渗透非导电材料100c（图3D）、可渗透过滤材料100b（图3B）或部分非渗透材料100a和部分可渗透过滤材料100b（图3C）制成。

根据本实施例的另一方面，处理塔11具有快速拆卸组装结构，其便于环形内衬100的组装和安装，并与干燥腔室12的外壁电绝缘。为此，环形绝缘内衬100在相对的端部由相应的上部和下部支架环组件104（图1、图3、图13、图13A、图14和图17）支撑。在这种情况下，每个环组件104包括内部圆柱形支架环105，内衬100的一端附接到该内圆柱形支座环105和内部圆柱形支架环105，以及多个周向隔开的非导电的聚丙烯或其他塑料支座螺柱106，该支架螺柱106以相对于支架环105向外延伸的径向关系被固定。在图示的实施例中，内衬100的上端被折叠在上部环组件104的支架环105的顶部上，并通过定位在内衬100和支架环105（图13）的折叠端上方的环形U形橡胶垫圈108固定在其上。类似地，内衬100的下端围绕下环组件104的支架环105的底部受到训练，并通过类似的橡胶垫圈108（图13）固定在其上。类似的橡胶垫圈108也被支撑在环组件104的圆柱形支架环105的相对内端上，以保护内衬100免受支架环105的暴露边缘的损害。

为了将每个支架环组件104固定在干燥腔室12内，相应的安装环110例如通过焊接被固定到干燥腔室12的外侧。不锈钢安装螺钉111延伸穿过安装环110中对齐的孔以及干燥腔室12的外壁，用于螺纹地接合绝缘支架螺柱106。在这种情况下，橡胶O形环112围绕每个支架螺柱106的端部设置，用于密封干燥腔室12的内壁，并且围绕每个固位螺丝111的头部布置氯丁橡胶粘合的密封垫圈114。

为了将干燥腔室顶盖14与干燥腔室12密封地固定在上部支架环组件104上，将环形阵列120（图1和图2）间隔开的可释放闩锁组件121在间隔的支架螺柱106中间的周向间隔位置处被固定到安装环110上（图13-图14）。闩锁组件121可以是已知类型的，具有向上延伸的牵引钩122，该拉钩122可定位在盖14的顶部边缘上，并且随着闩锁臂124向下枢转运动进入闩锁位置而向下拉入锁定位置，用于将顶盖14抵靠U形垫圈108保持在支架环105的上边缘周围，并且围绕圆柱形干燥腔室12的上边缘保持类似的较大直径环形U形垫圈126。闩锁组件121可以通过闩锁钩124的反向枢转运动而容易地解锁，以使得牵引钩122向上和向外移动，以允许在需要时移除顶盖14。闩锁组件121的类似环形阵列120a围绕邻近干燥腔室12的底部的安装环110设置，在这种情况下，具有向下定位成与收集锥体18的向外延伸凸缘129叠置关系的牵引钩124，用于将收集锥体18的凸缘129保持与围绕支架环105的底部边缘和干燥腔室12的底部圆柱形边缘（图13A）的橡胶垫圈108、126密封在一起。应该理解的是，对于特定应用，内衬100、O形环和其他密封垫圈108、126可以或不可以由符合FDA的材料制成。

在静电喷雾喷嘴组件16的操作过程中，从液体供应（如图15所示，其为液体储存罐130）供应到静电喷雾喷嘴组件16的液体被静电喷雾喷嘴组件16引导到由环形内衬100限定的有效干燥区域127中。液体通过液体供应或输送管线131从液体供应保持罐130被供应，该液体供应或输送管线131经由泵132连接到喷雾喷嘴组件16的液体入口配件38，该泵132优选地为具有可以常规方式操作的液体导向辊系统的蠕动剂量泵。如图16A所示，在这种情况下，蠕动计量泵132包括塑料泵壳体37内的三个塑料电隔离泵辊33。在这种情况下，液体供应或输送管线131是电屏蔽管，并且不锈钢干燥腔室12优选地通过支撑框架24通过认可的接地线接地，该支撑框架24通过金属与金属的接触固定到支撑框架24上。

电子控制器133可操作地连接到静电喷雾干燥器系统的各种致动器和电气或电子设备，例如电动机134、泵132、液体喷雾喷嘴组件16、向高压电缆44提供电压的高压发生器等等，并且操作以控制它们的操作。尽管示出了单个控制器，但应该理解，可以使用包括多于一个控制器的分布式控制器布置。如图所示，控制器133能够响应于诸如可编程逻辑控制器的程序而操作。为了清楚起见，图15中省略了控制器133与系统的各种其他部件之间的各种可操作连接。

根据本实施例的另一方面，泵132由设置成与泵132电隔离的电动机134（图16）以及将泵132联接到喷雾喷嘴组件16的液体供应管线131操作，以用于防止由喷雾喷嘴组件16静电充电的液体向电动机134的充电。为此，驱动电机134具有输出轴135，输出轴135通过诸如由刚性尼龙制成的非导电驱动段138联接到泵头部驱动轴136，所述非导电驱动段138将泵132与电驱动电机134隔离。所示实施例中的非导电驱动段138具有约1.5英寸（约3.8cm）的直径和约5英寸（约12.7cm）的轴向长度。在这种情况下，电动机驱动轴135承载连接板139，连接板139通过螺钉141固定到非导电驱动段138上。泵头部驱动轴136同样承载通过螺钉141固定到非导电驱动段138的相对端的连接板140。

静电电压产生器222经由电线224电连接到喷嘴组件16，用于提供静电充电的喷雾液滴的电压。在所示的实施例中，电线224包括可变电阻元件226，该可变电阻元件226是可选的并且可以手动或自动调节以控制提供给喷雾喷嘴组件16的电压和电流。可选接地线228也电连接在液体供应管线131和接地232之间。接地线228包括可手动或自动调节以控制流体中存在的电压的可变电阻器230。在所示的实施例中，接地线放置在泵132之前以控制提供给系统的流体的电荷状态。该系统可以还包括传感器，其将流体的充电状态传送至控制器133，使得系统可以通过控制可变接地电阻器230的电阻以从系统中的液体管线排出电荷自动监测并选择性地控制液体的充电状态。

在这种情况下，驱动电机134也被适当接地，其被支撑在非导电塑料电机安装壳体144内。图示的液体储存罐130支撑在液体标尺145上，以便能够监测槽130中的液体量，并且电隔离屏障146设置在液体储存罐130的下侧和标尺145之间。应该理解，代替蠕动泵132，可以使用塑料压力罐和其他类型的泵和液体输送系统，其可以与其电气操作系统电绝缘。

在这种情况下，被引导至喷雾喷嘴组件16的雾化空气入口配件18的加压气体源自大量氮气供应150，该氮气供应150经由气体供应管线151（图15）与喷雾喷嘴组件16的雾化空气入口配件18连通。在供应管线151中提供气体加热器152，以使干燥的惰性氮气在受控的温度和压力下供应到喷雾喷嘴组件16。应该理解，尽管结合本实施例将氮描述为雾化气体，但可以使用其他惰性气体，或者可以使用其他具有空气的气体，只要干燥腔室内的氧气水平保持在低于一定水平，这将在干燥腔室内产生可与静电喷雾喷嘴组件或干燥系统的其它电子控制元件的火花或其他电气故障点燃的干粉颗粒的燃烧性气氛。

根据本实施例的另一个重要方面，供应到喷雾喷嘴组件16并且作为入射到干燥腔室12中的被加热的氮气雾化气体作为干燥介质被连续地循环通过干燥腔室12。如将还参考图15理解的那样，从干燥气体入口15和喷雾喷嘴组件16引入到干燥腔室12中的干燥气体将在干燥腔室12的长度内循环，从而有效地将被喷入的静电荷液体颗粒干燥成粉末形式。干燥粉末将通过粉末收集锥体18迁移到粉末收集腔室21中，在粉末收集腔室21中，可以通过手动或通过其他自动化手段的适当手段将其去除。

如图10和图10A所示的粉末收集锥体18具有上圆柱形部分155、向内渐缩的圆锥形中间部分156和下圆柱形粉末输送部分158，该下圆柱形粉末输送部分158在中心延伸穿过过滤器元件壳体19以引导干燥粉末进入粉末收集腔室21。在这种情况下，过滤器元件壳体19具有一对竖直堆叠的环形FIEPA过滤器160，其围绕粉末收集锥体18的下部分向外间隔开地安装。所示的粉末收集锥体18具有向外延伸的径向凸缘161，其中间的端部位于过滤器元件壳体19中的上部过滤器160上方，并且环形密封件162介于径向凸缘161和过滤器元件壳体19之间。虽然大部分干燥粉末将通过收集锥体18向下落入粉末收集腔室19中，但是只有最细的颗粒将保持夹带在干燥气体中，因为它在粉末收集锥体18的底部部分周围向上迁移，然后向外通过FEPA过滤器160，在通过过滤器壳体19的排气出口20排出之前限制和过滤细小粉末。

或者，如图11、图11A和图11B所示，可以使用过滤器元件壳体19a，其包括多个周向间隔开的圆柱形过滤器160a，所述圆柱形过滤器160a与壳体19a的中间横向支撑面板163垂直安装。从收集锥体18引导到下部收集室中的含有粉末颗粒的气体横向流过过滤器160a进入过滤器元件壳体19a内的横向支撑面板163上方的公共排气室164，以用于通过出口端口20a连通，其中通过过滤器160a限制颗粒不受气流的影响。为了周期性地清洁过滤器160a，过滤器160a各自具有转让给与本申请相同申请人的美国专利8,876,928中公开类型的相应反向脉冲空气过滤器清洁设备167，其公开内容通过引用并入本文。每个反向脉冲空气过滤器清洁设备167具有用于联接到脉冲空气供应的相应气体供应管线167a。

如图11A和图11B所示，所示的反向脉冲空气过滤器清洁设备21各自包括反向脉冲喷嘴240，反向脉冲喷嘴240在排气室164的上壁中具有气体入口241，由环形保持器242固定的气体入口241用于连接到与加压气体源（例如氮气）联接的压缩气体供应管线167a。喷嘴240具有圆柱形闭合底部结构，其限定从入口241延伸通过排气室164并且基本上限定过滤器160a长度的中空内部空气通路244。喷嘴240在排气室164内的部分中形成有多个相对较大直径的排出孔246，并且在过滤器160a内的喷嘴240的长度上形成多个较小尺寸的空气排出孔248。

为了在反向脉冲喷嘴240的操作期间中断从过滤元件壳体19a到排气室164的过程气体的流动，在反向脉冲喷嘴160a的上方设置环形排气口切断柱塞249，用于在排气室内在排气口打开和关闭位置之间轴向移动。为了控制柱塞249的运动，底部打开柱塞气缸250以与排气室164的上壁成密封的关系安装。所示的柱塞249包括上部相对小直径的环形密封件和引导凸缘252，其具有适于与气缸250的内部滑动密封接合的外周以及设置在气缸250的下终端下方用于与面板163中的排气口253密封接合的下部较大直径的阀头254。柱塞249优选地由弹性材料制成，并且上部密封和引导凸缘252和下阀头254具有向下渐缩或杯形构造。

柱塞249被设置用于沿着反向脉冲喷嘴240进行有限的轴向移动，并通过围绕反向脉冲喷嘴240的外周固定的螺旋弹簧256被偏置到常开或缩回位置，如图3所示。在阀柱塞249被偏置到该位置时，过程气体从过滤器元件壳体19a流过过滤器160a、排气口253并进入排气室164。

在反向脉冲气体清洁循环期间，压缩气体的脉冲从入口管线167a被引导通过反向脉冲喷嘴240。当压缩气体行进通过喷嘴160a时，其首先被引导通过较大直径或柱塞致动孔246进入柱塞密封和引导凸缘252上方的柱塞气缸250，然后通过较小的反向脉冲喷嘴孔248。由于较大的孔249提供阻力较小的路径，因此气体首先流入柱塞气缸250中，并且随着柱塞气缸250中的压力增加，它克服弹簧256的偏置力向下推动柱塞249。最终，压力形成到克服弹簧256的力的程度，并且使柱塞249向下推向排气口253的方向，从而将其暂时密封。在柱塞249密封排气口253之后，外部柱塞气缸250中的压缩气体不能再移动柱塞249，并且柱塞气缸250中的气体压力增加到某一点，其中压缩气体然后被迫通过较小的喷嘴孔248并抵靠过滤器160a，以用于驱除围绕其外表面堆积的颗粒物质。

在反向压缩空气脉冲和过滤器160a上的积聚颗粒的移动之后，压力将在柱塞气缸250内耗散到不再抵消弹簧256的程度。然后柱塞249然后将在弹簧256的力的作用下向上移动到其缩回或静止位置，启封排气口253以继续操作干燥器。

图12-图12B描绘了可安装在干燥腔室12的下端上的排气过滤器元件壳体270和粉末收集腔室271的另一替代实施例。在这种情况下，上部粉末引导集气室272可安装在细长干燥腔室12的下侧上，过滤器元件外壳270包括多个垂直取向的圆柱形过滤器274，并设置在粉末引导集气室272下方，粉末引导锥体275联接到过滤器元件壳体270的下侧，并且粉末收集腔室271被支撑在粉末引导锥体275的下侧。

所示的粉末引导集气室272包括外部圆柱形壳体壁289，其可密封地安装在干燥腔室12的下侧，并具有敞开的上端，用于接收来自干燥室12和干燥区127的干燥气体和粉末。在粉末引导集气室272内设有向下开放的圆锥形排气室281，在其下侧限定排气腔室282（图12B），并且在其上侧将来自干燥腔室12的干燥气体和粉末向下且向外围绕圆锥形排气室281的外周边引导。

过滤器元件壳体270包括通过环形密封件285以密封关系安装到粉末引导集气室272的底部外围边缘的外部圆柱形壳体壁284以及通过环形密封件288以密封关系安装到圆锥形排气室281的底部外围边缘的内圆柱形过滤器护罩286。圆锥形排气室281和内圆柱形过滤器护罩286通过多个径向支撑件290（图12A）支撑在气体引导集气室272和过滤器元件外壳270的外部圆柱形壳体壁289内，以限定在圆锥形排气室281的底部周界周围连通的空气通路291和在内部圆柱形过滤器护罩286和外部圆柱形壳体壁284之间的环形气体通道292，使得通过粉末引导集气室272的气体和粉末由圆锥形排气室281向外围绕过滤器元件护罩281引导到下面的粉末引导锥体275和收集腔室271中。

在这种情况下，圆柱形过滤器274与固定地设置在向下开放的圆锥形排气室281的下侧下方的圆形支撑板295相关地得到支撑。在这种情况下，圆形过滤器支撑板295以略微凹入的关系安装在圆柱形护罩286的上周界并且限定排气腔室282的底壁。所示的圆筒形过滤器274均为盒形式，其包括圆柱形过滤器元件296、上部圆柱形盒保持板298、底部端盖和具有插入的环形密封元件300、301、302的密封板299。为了以装配关系固定滤盒，上盒保持板298具有悬垂的U形支撑构件304，该支撑构件304具有带螺纹的下端螺柱305，螺柱305可定位成穿过底端盖299中的中心孔，该中心孔由螺母306通过O形环密封环308插入其间而被固定。每个滤盒的上保持板298以密封的关系固定在中心支撑板295中的相应的圆形开口310上，其中过滤器元件296设置在与支撑板295的下侧相关的位置，并且在保持器板298中的中心开口311在排气腔室282和圆柱形过滤器元件296的内部之间连通。在这种情况下，过滤器元件盒围绕内护罩274的中心以周向间隔开的关系布置。

在这种情况下，过滤器元件壳体270通过可释放的夹具315或类似的紧固件固定到粉末引导集气室272，以允许容易地接近滤盒。内部过滤器护罩286也可以例如通过销和槽连接以可释放的方式围绕圆柱形过滤器274安装，以便能够接近过滤器以进行替换。

在干燥器系统的操作过程中，将会看到，引导进入粉末引导集气室272的干燥气体和粉末将围绕圆锥形排气室281进入围绕内部过滤器元件护罩274的环形通路291、292向下进入粉末引导锥体275和收集腔室271以用于在腔室271中的收集。尽管如前所述，保留在气流中的大部分干燥粉末将迁移到粉末收集腔室271中，当干燥气体通过过滤器进入干燥气体排气室282以通过干燥气体排气口320排出并再循环至干燥腔室12时，细气体携带的颗粒物质将被环形过滤器274分离并保持，这将变得显而易见。

为了在使用干燥器系统的过程中清洁粉末堆积的圆柱形过滤器274，每个圆柱形过滤器274具有相应的反向气体脉冲清洁设备322。为此，气体引导集气室272在此具有外部环形加压气体歧管通道321，其联接到合适的加压空气供应。每个反向空气脉冲清洁设备322具有联接在环形加压气体歧管通道321和相应的控制阀326之间的相应的加压气体供应管线325，该控制阀在此情况下安装在空气引导集气室272的外侧上。气体脉冲引导管线或管328从控制阀326径向地通过空气引导集气室272和排气集气室329的圆锥壁延伸，然后以直角向下转动，并且气体脉冲引导管线328的末端排出端329设置在滤盒保持板298的中心开口311上方并与之对齐，并位于下方的圆柱形过滤器元件296上。

通过控制阀326的适当的选择或自动控制，控制阀26可以循环地操作，以将来自管线328的压缩气体的脉冲轴向地释放到循环过滤器274中，以便将积聚的粉末移动到圆柱形过滤器元件的外壁上296。脉冲气体引导管线328的排出端329优选地与循环过滤器274的上端间隔开，以便于压缩气体脉冲进入过滤器元件296的引导，同时从排气腔室282吸入气体，这有利于反向流动脉冲，该脉动将积聚的粉末从过滤器元件296移除。优选地，空气管328的排出端329与圆柱形过滤器元件的上端间隔开一段距离，使得膨胀的空气流（如图12B中的330所示）在到达滤盒时具有基本上对应于盒保持板298中的中央开口311的直径的外周。在该示例性实施例中，空气引导管28具有约1英寸的直径，并且排出端329与保持板298之间的间距为约2.5英寸。

在这种情况下，粉末收集腔室271具有安装在收集腔室271的上端处的圆形蝶形阀340（在粉末收集腔室271内以分离方式示出，如图12B所示），该收集腔室可由合适的致动设备341操作以用于在允许干燥粉末被引导进入收集腔室271的垂直或打开位置与当粉末被移除时阻挡干燥粉末进入收集腔室271的水平关闭位置之间的可旋转运动。或者，应该理解，粉末收集腔室271可以将粉末从开放的底端直接沉积到可移动的传送带上。

为了使来自过滤器元件壳体19a的离开的干燥气体再循环和再使用，过滤器壳体19的排出口20联接到再循环管线165，再循环管线165又通过冷凝器166、鼓风机168和干燥气体加热器169（图15）连接到加热腔室12的顶盖14的加热气体入口端口15。冷凝器170通过具有相应的冷水供应和回流管线171、172的冷水冷冻冷凝盘管170a从排出气体流中去除任何水蒸气。来自冷凝器170的冷凝水被引导进入收集容器174或排水管。干燥的氮气然后被鼓风机168引导通过气体加热器169，该气体加热器169在冷凝器170中冷却后将干燥气体再加热到预定的加热温度，用于特定的粉末干燥，用于再次引导回到加热气体入口端口15并进入加热腔室12。联接到鼓风机168和加热器169之间的再循环管线165的排气控制阀175允许从静电喷雾喷嘴组件16引入系统的过量氮气排出到适当的排气管道工件176。来自控制阀175的排气流可被设定为与通过静电喷雾喷嘴组件16引入干燥腔室12的过量氮相匹配。应理解，通过选择性地控制排气流量控制阀175和鼓风机168，可以选择性地控制干燥腔室12中的真空或压力水平以用于特定的干燥操作或用于控制挥发物的蒸发和排出的目的。尽管在所示实施例中已经示出了冷水冷凝器170，但应该理解，可以使用其他类型的冷凝器或用于从再循环气流中除去水分的装置。

应该理解，由静电喷雾喷嘴组件16和干燥气体入口15两者引入由柔性内衬100限定的有效干燥区127中的干燥气体是干燥惰性气体，即在所示实施例中为氮气，这便于通过静电喷雾喷嘴组件16干燥喷入到干燥腔室12中的液体颗粒。如上所述，惰性干燥气体的再循环也从干燥气体中清除氧气，以防止在静电喷雾喷嘴组件16或系统的其他部件发生不希望的火花的情况下在干燥腔室内发生危险爆炸的可能性。

此外，已发现通过喷雾干燥系统10的惰性干燥气体的再循环能够在显着较低的操作温度下实现喷雾干燥系统10的高能效操作，并相应地实现显着的成本节约。如前所述，要喷雾的乳液通常由三种组分制成，例如水（溶剂）、淀粉（载体）和香料油（芯）。在这种情况下，喷雾干燥的目的是在油的周围形成淀粉并用干燥气体将所有水分干燥。淀粉仍作为油层周围的保护层，防止其氧化。当在雾化之前和雾化期间将负静电电荷施加到乳液上时，已经发现这种期望的结果更容易实现。

虽然操作理论尚未完全理解，但喷雾乳液的三个组分中的每一个都具有不同的电性能。水是该组中最具导电性的，将容易吸引大部分电子，接下来是淀粉，最后是电阻最大的油几乎不吸引电子。由于知道异向电荷吸引和同向电荷排斥，所有具有最大电荷的水分子相对于彼此具有最大的排斥力。该力将水分子引导到液滴的外表面，在那里它们对干燥气体具有最大的表面积，这增强了干燥过程。具有较小电荷的油分子将保持在液滴的中心。正是这个过程被认为有助于更快速的干燥，或用更低的热源进行干燥，以及更均匀的涂覆。在入口干燥气体温度为90摄氏度下运行的喷雾干燥系统产生的喷雾干燥粉末的测试发现该粉末与在190摄氏度下可操作的常规喷雾干燥过程中干燥的粉末相当。此外，在一些情况下，喷雾干燥系统可以在不加热干燥气体的情况下有效地运行。

封装效率，即干燥粉末涂层的均匀性，也等于在较高温度喷雾干燥中获得的效果。还发现，与常规喷雾干燥相比，较低温度的干燥显着减少排入环境中的香味、气味和挥发性成分，还表明干燥颗粒的外表面更均匀且完全由淀粉形成。排出香味和气味的减少还增强了工作环境并且消除了清除可能刺激和/或有害于操作人员的这种气味的需要。较低温度的加工还可以对温度敏感成分（有机或无机）进行喷雾干燥，而不会对化合物造成损害或产生不利影响。

如果在干燥过程期间任何颗粒可能粘附或以其他方式积聚在内衬100的表面上，则提供内衬摇动设备用于周期性地向内衬100施加足以除去任何积聚的粉末的摇动运动。在所示的实施例中，干燥腔室12具有侧气动内衬摇动阀端口180，其联接到气动罐181，气动罐181可周期性地致动以将加压空气引导通过气动内衬摇动阀端口180，并进入内衬100和干燥腔室12的外壁之间的环形空气空间，其用足够的力来回地摇动柔性内衬100以去除任何积聚的粉末。加压空气优选地以脉冲方式被引导到气动内衬摇动阀端口180以加重这种摇动运动。或者，将理解的是，可以使用机械手段来摇动内衬100。

为了确保在喷雾干燥器系统的连续不同的选择性使用之间（例如在干燥腔室12中的不同粉末的运行之间）免受交叉污染，快速分离紧固件121的环形阵列120、120a，使得盖14和收集锥体18能够从干燥腔室12拆卸，以便容易地替换内衬100。由于内衬100由相对便宜的材料制成，优选地，它可以在不同粉末的批次之间一次性使用，替换新鲜的替换内衬而不会产生不必要的费用。

为了与该实施例的另一个重要特征保持一致，干燥腔室12对于不同的喷雾干燥要求可以容易地修改。例如，对于较小的干燥要求，可以使用较小直径的内衬100a来减小有效干燥区域的尺寸。为此，与上述相似，但具有较小直径的内支架环105a的支架环组件104a（图18）可以容易地替代较大直径的支架环组件104。环组件的替代可以通过解锁用于顶盖14和收集锥体18的闩锁121的沿周向间隔开的阵列120、120a来实现，从干燥腔室12移除较大直径的环组件104，用较小直径的环组件104a和内衬100a替换它们，并将顶盖14和收集锥体18重新组装并重新接合到干燥腔室12上。较小直径的内衬100a有效地减少了干燥区内引入加热的干燥气体和雾化气体，以便更快速和更节能地小批量干燥。

为了还实现更小批量运行的更有效的干燥，干燥腔室12具有允许减小干燥腔室12的长度的模块化结构。在所示实施例中，干燥腔室12包括多个，在这种情况下是两个垂直堆叠的圆柱形干燥腔室模块或部分185、186。下腔室部分186的长度比上腔室部分185的长度短。两个圆柱形干燥腔室部分185、186再次通过类似于上述的周向间隔开的快速分离紧固件121的阵列102b可释放地固定在一起。用于紧固件121的这个阵列102b的安装环110被焊接到邻近其下端的上部圆柱形干燥腔室部分185上，并且该阵列102b的紧固件121被定向为具有向下定位的牵引钩122以用于接合并保持下圆柱形干燥腔室部分186的顶部外部径向凸缘188（图1和图2）。在释放紧固件121的两个阵列102a、102b将下部圆柱形部分186固定到上部圆柱形部分185和收集锥体18时，可以移除下部圆柱形部分186，下部支架环组件104重新定位在靠近上腔室部分185的位置，并且用较短长度的内衬替换内衬100。然后可以通过阵列102b的紧固件121将上部圆柱形干燥器腔室部分185直接固定在粉末收集锥体18上，其间的下支架环组件104通过阵列102b的紧固件121紧固，后者接合收集锥体18的外环形凸缘129。这种改进使得能够使用基本上更短的有效干燥区域，以还减少小批量干燥的加热要求。

可以理解的是，可以增加额外的圆柱形干燥腔室模块或部分186以还增加干燥腔室12的有效长度。为了增加喷射液体进入干燥室12的数量，无论尺寸是否增大，多个静电喷雾喷嘴组件16可以设置在顶盖14中，如图19和20所示。多个喷雾喷嘴组件16可以由公用液体和氮气供应源提供，优选地在顶盖14中相应的先前加盖的安装孔190中以彼此周向间隔的关系被支撑（图4）。当时未使用的中央安装孔192（图20）可以被适当地盖住或以其他方式闭合。

根据该实施例的另一个特征，干燥塔11的模块化快速分离部件还使静电喷雾喷嘴组件16能够从干燥腔室12顶部的位置重新定位，用于向下喷射到靠近干燥腔室12的底部的位置，用于带静电荷液体喷雾向上进入干燥腔室12。为此，喷雾喷嘴组件16可从顶盖14移除并固定在底部喷雾喷嘴安装支撑件195（图21-图24）上，在该情况下，该安装支撑件195紧邻干燥腔室12的底部安装在粉末收集锥体18的上圆柱形壁部分155内，用于使静电喷雾喷嘴组件16定向以向上喷射静电喷雾模式进入干燥腔室12，如图21所示。所示的底部喷嘴安装支撑件195，如图22-图24所示，其包括中央环形安装毂196，用于邻近上游端支撑喷雾喷嘴组件16，该上游端又通过多个由非导电材料制成的径向安装杆198支撑在粉末收集锥体18的上圆柱形部分155中。径向安装杆198各自通过相应的不锈钢螺钉199（图24）通过在螺钉199的头部和粉末收集锥体18的外壁表面之间的橡胶粘合密封洗涤物200固定到圆柱形壁部分155，并且密封O形环201插入在每个安装杆198的外端与粉末收集锥体部分18的内壁表面之间。非导电聚四氟乙烯或其他塑料液体和雾化气体供应管线205、206分别通过粉末收集锥体18径向向外连接到绝缘配件208、209，粉末收集锥体18又连接到雾化空气和液体供应管线151、131。高压电力电缆210还通过绝缘配件211与喷嘴组件径向连接。

在静电喷雾喷嘴组件16安装在干燥腔室12的下侧附近的情况下，盖14中的中心喷雾喷嘴安装孔192以及气体入口15可以被适当地盖住。粉末收集锥体18还具有切向取向的干燥气体入口215，该干燥气体入口215可以不封盖并且连接到干燥气体再循环管线165，并且盖14在这种情况下具有一对排气口216，排气口216也可以不封盖以连接到加热气体回流管线。

在喷雾喷嘴组件16安装在干燥腔室12的下侧上的情况下，通过干燥气体来干燥向上引入干燥腔室12的静电液体喷雾颗粒，在这种情况下，气体切向地通过底部加热气体入口215，并且通过加热来自喷雾喷嘴组件16的雾化气体，雾化气体二者都是干燥的惰性气体，即氮气。

根据该实施例，干燥腔室12中的环形内衬100优选地由过滤介质100b（图3B）制成，用于使干燥气体最终迁移通过过滤介质迁移以从盖14中的上部排气口216排出到再循环管线165，用于再循环、再加热和重定向到底部气体入口端口215，如上所述。如上所述，被向上引导的干燥气体和雾化气体干燥的粉末最终将向下浮入并通过粉末收集锥体18进入收集腔室19，只有最细的颗粒被过滤介质内衬100过滤。气动内衬振动器可以被周期性地致动以防止粉末在内衬100上积聚。

从上文可以看出，如图25中的表格220所示，可以容易地针对特定的喷雾应用以各种处理模式来配置和操作处理塔。干燥室长度可以通过添加或移除圆柱形干燥腔室部分186来选择性地改变，内衬的材料可以被选择性地确定，例如非渗透或可渗透，静电喷雾喷嘴的取向可以在顶部向下喷射或在底部向上喷射，并且处理过的气体流动方向可以基于期望的构造在向下或向上方向之间改变。

尽管在前述实施例中，氮气或其它惰性干燥气体作为雾化气体引入到静电喷雾喷嘴组件16中，或者，可将氮气引入循环气体中。在如图25A所示的喷雾干燥系统中，其中与上述类似的部件被赋予与上述类似的附图标记，氮气或其他惰性气体从氮气注入管线169a被引入到气体加热器169中，用于经由气体输送和供应管线169a到干燥腔室100的方向以及如前所述的从干燥腔室100通过冷凝器170和鼓风机168的再循环。在该实施例中，氮气也可以作为雾化气体被供应到静电喷雾喷嘴组件16，如上所述，空气或惰性气体和空气的组合也可作为雾化气体供应到静电喷雾喷嘴组件16，只要它不在干燥腔室内产生燃烧气氛。另外，图25A所示的干燥系统的操作与之前描述的相同。

参照图25B，示出了与上述类似的另一替代实施例的干燥系统，不同之处在于粉末收集锥体18a将粉末引导至传统的旋风分离器/过滤袋壳体19a，干燥产品从下部出口19b排出并且排气从上部排气管线165被引导，以用于再循环通过冷凝器170、鼓风机168、干燥气体加热器169和干燥腔室11。在图25C中，示出了类似于图25B所示的干燥系统的替代实施例，但在旋风分离器和过滤袋壳体19a之间以及干燥腔室11的上端之间具有细粉末再循环管线19c。在旋风分离器19a中分离出的干燥的细颗粒通过细粉末再循环管线19c再循环到干燥腔室11中，用于产生具有细颗粒结块的粉末。此外，该系统在其他方面的操作与之前描述的相同。

现在参考图25D，示出了流化床粉末干燥系统形式的另一个可选实施例。粉末干燥系统再次具有圆柱形干燥腔室12，其具有同轴设置在其中的非渗透内衬100和静电喷雾喷嘴组件16，静电喷雾喷嘴组件16用于将静电液体颗粒引导至由内衬100限定的如上所述的有效加热区127。在这种情况下，锥形收集容器部分18b通过常规类型的流化床筛选分离器19c将来自干燥腔室12的粉末传送到收集腔室19b中。在该实施例中，与上面结合图11A的实施例所描述的类似的多个流化床圆柱形过滤器元件160b由上部横向板163b支撑，该上部横向板163b限定邻近干燥腔室12顶部的排气室164b。在这种情况下，鼓风机168从排气室164b吸入空气，其中粉末和颗粒物质经过管线165通过冷凝器170和加热器169被滤出，以便再次引入底部收集腔室19b并向上再循环通过干燥腔室12。过滤器16b同样具有在所引用的美国专利8,876,928中公开的类型的反向脉冲空气过滤器清洁设备167b，其具有相应的空气控制阀167c，用于周期性地将加压空气引导至并通过过滤器16b以清洁积聚粉末的过滤器16b。

尽管前述实施例的非渗透内衬100优选地由诸如塑料的柔性非导电材料制成，但是可选地，其可以由刚性塑料材料制成，如图3D所示。在那种情况下，可以提供适当的非导电安装支架100d以将内衬以同轴关系固定在干燥腔室12内。或者，如图3C所示，可渗透内衬可以部分地制成，例如可渗透过滤材料100b的一个直径侧，其允许空气流过用于排气的内衬并且部分地例如在相对的直径侧上流过不可渗透材料100a，其防止干燥的颗粒被吸入内衬。

作为还的替代实施例，如图15A所示，所示的喷雾干燥器系统可以容易地改变，用于将熔融流动流（例如蜡、硬蜡和甘油酯）喷雾冷却成冷气流以形成固体颗粒。与上述类似的项已经被赋予相似的附图标记。在喷雾冷却期间，将具有略高于环境条件的熔点的原料加热并放置在储存罐130中，该储存罐130包裹在绝缘体130a中。使用泵132将原料通过进料管线131泵送到雾化喷嘴16。再次使用压缩气体如氮气150将熔融原料雾化。在喷雾冷却期间，熔化的液体原料可以或可以不被静电充电。在后一种情况下，静电喷雾喷嘴组件的电极被断电。

在喷雾冷却期间，雾化气体加热器152被关闭，使得冷雾化气体被输送到雾化喷嘴16。在喷雾冷却期间，干燥气体加热器169也被关闭，从而将已经被除湿线圈170a冷却的干燥气体通过干燥气体管线165输送到干燥腔室12。当雾化液滴进入干燥气体区域127时，它们凝固以形成落入收集锥体18中并随着气流离开用于再循环而收集在收集腔室19中的颗粒。可移除内衬100再次有助于干燥腔室的清洁，因为它可以被移除和丢弃。绝缘空气间隙101防止干燥腔室12变得足够冷，以在外表面上形成冷凝物。

在执行该实施例的另一个特征中，喷射系统10可以使用自动故障恢复系统来操作，该系统允许在干燥腔室中瞬间充电场故障的情况下继续操作系统，同时在发生持续的电气故障时提供警报信号。图27示出了用于操作喷雾系统10中使用的电压产生器故障恢复方法的方法流程图。所示方法可以在控制器133内以程序或一组计算机可执行指令的形式进行操作（图15）。根据图示的实施例，图26中所示的方法包括在300处激活或以其他方式启动液体泵以向注入器入口提供加压流体供应。在302处，执行电压供应是否激活的验证。如果在302处确定电压供应未激活，则在304处在机器接口处提供错误消息，并且在306处停用电压产生器和液体泵直到存在可能导致如在302处所确定的电压供应未激活已被纠正的情况。

在302处确定电压供应激活时，在308处开始液体泵送之前使用预定时间（例如5秒）的延迟，并且在延迟已过期之后在310处运行液体泵送。在312处执行检查以在312处检查短路或电弧，而泵继续在310处运行。在312处检测到短路或电弧时，维持事件计数器以及定时器以确定是否在预定义的时间段内例如30秒内检测到超过预定数量的短路或电弧，例如5个。每当在312处检测到短路或电弧时，在314处确定这些检查。当在预定义时段内发生少于预定短路或电弧时，或者即使检测到单个短路或电弧时，液体泵在316处停止，产生电压的电压产生器例如通过关闭和重新启动而在318处被重置，并且液体泵在308处的延迟之后在310处被重新启动，使得系统可以补救引起火花或电弧的故障并且该系统可以继续运行。然而，如果在314处的预定义时段内发生超过预定数量的火花或电弧，则在320处的机器接口处产生错误消息，并且在306处通过停用电压产生器和液体泵而将系统置于待机模式。

因此，在一个方面，修复静电喷雾干燥系统中的故障的方法包括启动泵启动序列，该启动序列需要首先确定电压产生器的状态并且不允许液体泵在电压产生器没有被激活时打开。为了实现这一点，在一个实施例中，在液体泵打开之前使用时间延迟，允许足够的时间以激活电压产生器。然后启动液体泵，并且系统在泵正在运行时通过例如监测从电压产生器汲取的电流来持续监测火花或电弧的存在。当检测到故障时，电压产生器会像液体泵一样关闭，并且根据故障程度，系统会自动重新启动或进入待机模式，这需要操作员注意并采取措施重新启动系统。

最后，在执行本实施例的另一方面时，喷雾干燥系统10具有控制器，该控制器能够以静电喷雾喷嘴组件喷射的液体的电荷周期性地变化，从而可以引起喷雾颗粒的受控和选择性结块以用于特定的喷雾应用和干燥产品的最终使用。在一个实施例中，通过例如在高和低激活频率之间通过使用脉宽调制（PWM）喷射器命令信号来改变喷射器激活的时间和频率来实现喷雾颗粒的选择性或受控结块，以产生喷射不同尺寸的颗粒，这会导致不同程度的结块。在另一个实施例中，喷雾颗粒的选择性或受控结块可以通过调制施加到静电喷射流体的电压水平来实现。例如，电压可以在诸如0-30kV的范围内选择性地变化。可以设想，对于这样的电压变化，施加用于充电流体的较高电压将起到通常减小液滴尺寸的作用，从而减少干燥时间，并且可以还诱导载体向液滴的外表面迁移，从而改善封装。类似地，施加电压的降低可能会增加液滴的尺寸，这可能有助于结块，特别是在存在更小的液滴或颗粒时。

预期可以选择性地影响喷雾颗粒的结块的其他实施例，包括随时间选择性地改变，或者在高和低预定值之间脉冲，系统的各种其他操作参数。在一个实施例中，雾化气体压力，流体输送压力和雾化气体温度可以变化以控制或通常影响颗粒大小以及液滴的干燥时间。额外的实施例可以还包括改变雾化气体和/或干燥空气的其它参数，例如它们各自的绝对或相对湿度含量，水分活度，液滴或颗粒尺寸等。在一个特别考虑的实施例中，雾化气体和干燥空气的露点温度被主动控制，并且在另一个实施例中，雾化气体和/或干燥空气的体积或质量空气流量也被主动控制。

在图27中示出了调制静电喷雾喷嘴中的脉冲宽度以选择性地控制喷雾颗粒的结块的方法流程图。根据一个实施例，在该过程的开始时，电压产生器在322处被开启。在324处确定是否有选择地控制结块的PWM控制是有效的或期望的。当不需要或激活PWM时，该过程通过在326处将电压产生器控制到电压设定点来控制系统，并且流体喷射器正常操作。当需要或激活PWM时，系统在预定义时间段和周期时间内在低PWM设定点和高PWM设定点之间交替。在所示的实施例中，这是通过在330处控制低PWM设定点达到在330处的低脉冲持续时间来实现的。当低脉冲持续时间已经过期时，系统在332处切换到高PWM设定点，直到334处的高脉冲持续时间已经过期，并返回到324处以确定是否需要还的PWM周期。虽然在此相对于图27所示的流程图论述了PWM设定点的变化，应该理解的是，除喷射器PWM之外或代替喷射器PWM，其他参数可被调制。如上所述，可以使用的其他参数包括施加到液体的电压的电平，雾化气体压力，液体输送速率和/或压力，雾化气体温度，雾化气体和/或干燥空气的水分含量，和/或雾化气体和/或干燥空气的体积或空气质量流量。

因此，在一个方面，通过改变喷雾器的喷射时间来控制喷雾颗粒的结块。在高频率时，即在高PWM时，喷雾器将更快地打开和关闭，从而产生更小的颗粒。在低频时，即在低PWM时，喷雾器将更慢地打开和关闭，从而产生更大的颗粒。随着越来越小的颗粒以交替层的方式穿过干燥器，一些颗粒将物理地相互作用并结合在一起，而不管它们的排斥电荷互相产生团块。系统可以通过设置各自的高和低PWM设定点以及每个设定点的持续时间来控制较大和较小颗粒的具体尺寸以及所产生的每单位时间的各颗粒尺寸的相应数量，以适合每个特定的应用。

根据另一特征，可以模块化设计提供如上所述的具有干燥腔室11和静电喷雾喷嘴组件16的多个粉末处理塔10，如图28和图29所示，以将粉末排出到公共传送器系统340等上。在这种情况下，多个处理塔10围绕共同的工作平台341以彼此相邻的关系设置，所述共同的工作平台341通过组装阶梯342可到达顶部，并且具有位于其端部的控制面板和操作员界面344。在这种情况下，处理塔10各自包括多个静电喷雾喷嘴组件16。如图28所示，提供了八个基本相同的处理塔10，在这种情况下，将粉末排出到普通粉末传送器340上，例如通过螺旋进料、气动或其他粉末传送装置传送到收集容器。

已经发现这种模块化处理系统具有许多重要的优点。首先，它是一种可扩展的处理系统，可以根据用户的要求定制，使用通用部件，即基本上相同的处理粉末处理塔10。如图30所示，该系统还可以用额外模块轻松扩展。使用这样的加工塔10的模块化布置还能够处理更大量的具有更小建筑高度要求（15-20英尺）的粉末，与标准的大型生产型喷雾干燥器系统相比，该系统的高度为40英尺或更大，并且需要特殊的建筑布局来进行安装。模块化设计还允许隔离和维护系统的单个处理塔，而不会中断其他模块在处理过程中的维护操作。模块化布局还可以根据特定的用户生产需求缩放系统的能源使用量。例如，五个模块可以用于一个处理需求，并且仅三个用于另一批处理。

从以上可以看出，提供了一种喷雾干燥器系统，其在操作中更加高效且通用。由于提高了干燥效率，喷雾干燥器系统的体积更小，使用更经济。静电喷雾系统对于干燥且不交叉污染不同产品的批次是有效的，并且对于特定的喷雾应用在尺寸和加工技术上都是容易修改的。喷雾干燥系统不易受电气故障和干燥室大气中细粉末的危险爆炸的影响。该系统还可以选择性地操作以形成团块成更好地便于其后续使用的形式的颗粒。该系统还具有废气过滤系统，用于更有效和有效地从排出干燥器的干燥气体中去除空气中的颗粒物质，并包括用于去除过滤器上干燥的颗粒物质累积的自动装置，该累积阻碍操作并且需要昂贵的维护。并且，该系统的结构相对简单，适合经济制造。

Claims (9)

1.一种用于将液体干燥成粉末的静电喷雾干燥系统，包括：

被支撑在直立位置的细长结构性主体，所述细长结构性主体是圆柱形的并且由钢制成；

位于所述细长结构性主体的相对的上端和下端处的上端闭合装置和下端闭合装置，分别用于在所述细长结构性主体内形成干燥腔室；

非结构性和非导电的内衬，所述内衬设置在所述细长结构性主体内，以用于在所述细长结构性主体内限定内部干燥区；

所述上端闭合装置和下端闭合装置中的一个包括干燥气体入口，所述干燥气体入口用于联接到加热的干燥气体的源并用于将加热的干燥气体引导到所述干燥区中；

静电喷雾喷嘴组件，所述静电喷雾喷嘴组件支撑在所述上端闭合装置和下端闭合装置中的一个中；

所述静电喷雾喷嘴组件包括喷嘴主体，所述喷嘴主体在其下游端具有排出喷雾尖端组件，以用于将待干燥的液体引导到所述干燥区中；

所述静电喷雾喷嘴组件具有用于联接到待排出到所述干燥区的液体供应的液体入口，以及用于连接到电源的电极，其用于对通过所述静电喷雾喷嘴组件的液体进行充电以用于从所述排出喷雾尖端组件向所述干燥区的排出；

周向布置的支撑件，所述周向布置的支撑件用于将所述内衬可释放地居中支撑在所述细长结构性主体内，具有在所述内衬和所述细长结构性主体的内壁表面之间的至少两英寸的空气空间，并且所述周向布置的支撑件用于在使用所述静电喷雾干燥系统之后允许选择性地移除和替换所述内衬；以及所述周向布置的支撑件包括多个周向间隔开的非金属的支座，用于以与所述细长结构性主体电隔离的关系支撑所述内衬。

2.如权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其特征在于，所述静电喷雾喷嘴组件具有雾化气体入口，其用于联接到加压气体供应，以用于引导加压雾化气体通过所述喷嘴主体，从而雾化从所述排出喷雾尖端组件排出的静电荷液体。

3.如权利要求2所述的静电喷雾干燥系统，其特征在于，所述雾化气体入口连接到惰性气体供应，以及当惰性气体被引导到所述静电喷雾喷嘴组件的所述雾化气体入口时用于加热所述惰性气体的加热器。

4.如权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其特征在于，所述内衬由柔性非渗透塑料材料制成。

5.如权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其特征在于，所述内衬由可渗透过滤材料制成。

6.如权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其特征在于，所述周向布置的支撑件包括多个环组件，其用于以与所述细长结构性主体电隔离的关系支撑所述内衬，所述多个环组件各自包括所述内衬的一端固定到其的内环，固定到所述细长结构性主体的外环，以及多个周向间隔开的非导电螺柱，其以径向关系固定在所述内环和所述外环之间。

7.如权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其特征在于，所述细长结构性主体的下端处的所述下端闭合装置包括粉末收集腔室和过滤器元件壳体，所述过滤器元件壳体具有排气出口，其用于过滤来自通过所述过滤器元件壳体和所述排气出口离开所述收集腔室的干燥气体中的气体携带的颗粒物质，联接在所述排气出口和所述干燥气体入口之间的再循环管道，其用于将排气再次引入所述干燥腔室和干燥区中，以及位于所述再循环管道中的加热元件，其用于在再次引入所述干燥腔室和干燥区之前加热排气。

8.如权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其特征在于，所述喷嘴主体是细长中空主体，支撑所述喷嘴主体的输入头部，所述液体入口位于所述输入头部中，所述电极具有与所述液体入口连通的液体通道，由导电材料制成的细长供给管设置在所述喷嘴主体内，其具有与所述电极的所述液体通道连通的液体通道，所述细长供给管和所述喷嘴主体限定具有用于联接到加压气体源的加压气体入口的气体流动通道，并且所述排出喷雾尖端组件包括在所述喷嘴主体的下游端处由导电材料制成的喷雾尖端，所述喷雾尖端具有与所述细长供给管的所述液体通道连通的液体通道和用于从所述静电喷雾喷嘴组件排出液体的排出孔。

9.如权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其特征在于，所述细长结构性主体具有包括多个圆柱形模块的多部分模块化结构，用于可释放地将相邻圆柱形模块连接在一起的快速拆卸接头，并且所述多个圆柱形模块中的至少一个可选择性地可拆卸和可替换，以用于改变用于特定喷雾应用的所述干燥腔室的长度，并且所述内衬可移除且能够用长度对应于长度被改变的所述干燥腔室的可替换内衬替换。

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