CN113227691A - 静电喷雾干燥器系统 - Google Patents

Abstract

一种静电喷雾干燥器，其用于将液体干燥成粉末，其包括在上端具有静电喷嘴和在下端具有粉末收集容器的细长圆柱形干燥腔室。粉末收集容器包括由过滤材料制成的可移除和可更换的过滤收集袋，其用于从干燥腔室接收和收集干燥粉末。为了清洁干燥腔室内壁上的残余粉末，提供了刮板构件，其通过磁力吸引耦合到壁的外表面上的手动可移除驱动器。

Description

静电喷雾干燥器系统

本专利申请要求于2018年11月2日提交的申请号为62/754,691的美国临时专利申请的优先权，其通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及喷雾干燥器，并且更具体地涉及用于将液体喷雾干燥成干燥粉末状的装置和方法。

背景技术

喷雾干燥是一种众所周知且广泛使用的工艺，其中液体浆液被喷洒到干燥腔室中，加热空气引入干燥腔室以将液体干燥成粉末。浆液通常包括液体（例如水）、配料（例如食品、香料或药物）和载体。在干燥处理期间，液体被排出，使得配料以粉末形式包封在载体内。喷雾干燥也用于生产不需要包封的粉末，例如各种食品、添加剂和化学品。

喷雾干燥系统的结构通常比较庞大，其干燥塔可以达到几层楼高。设备本身不仅是一项巨大的资本投资，使用该设备的设施也必须有足够的规模和设计来容纳这种设备。干燥介质的加热要求也可能很昂贵。

尽管需要使用静电喷嘴来产生有助于快速干燥的带电粒子，但由于这种喷雾干燥器系统的结构大部分为钢结构，带静电液体可以某种方式使系统部件带电（特别是在无意中接地的情况下），这将会妨碍电气控制装置的操作并中断操作，从而导致未按规范干燥的不带电液体的排放。

尽管众所周知的是形成非金属材料的静电喷雾干燥器的干燥腔室可以更好地将系统与带电液体隔离，但颗粒可能会粘附于干燥腔室的壁并在干燥腔室的壁上堆积，从而需要耗时的清理，这会中断系统的使用。此外，干燥腔室中加热空气环境内的极细干燥粉末可能会因静电喷嘴或系统其他部件的意外火花或故障而造成危险的爆炸情况。

这种喷雾干燥器系统还必须可操作以用于喷雾干燥不同形式的液体浆液。例如，在调味品行业中，可能需要在一次操作中使用柑橘调味品配料来操作系统，而在下一次操作中使用咖啡调味品配料。附着于干燥腔室壁的残留调味品配料可能会污染后续加工产品的味道。当然，在制药领域中，必须避免药品的连续操作次数的交叉污染。

现有的喷雾干燥器系统还缺乏易用性。有时期望干燥较小批量的产品，这不需要使用整个大型干燥器系统。还可能期望改变将材料喷洒和干燥到系统中以用于特定应用的方式。在其它处理中，可能期望在干燥期间聚集的细小颗粒更好地促进最终使用，例如在与其一起使用的液体中更快速溶解的情况下。然而，现有的喷雾器并不容易改造以适应加工要求的这种变化。

喷雾干燥器进一步倾向于产生极小的颗粒，这些颗粒可以在离开干燥器系统的干燥气体中保持在空气中，并且必须从离开系统的气体中过滤。这种细小颗粒物质可能会迅速堵塞过滤器，从而妨碍干燥器的有效操作，并需要经常清洗过滤器。现有的喷雾干燥器也通常采用复杂的旋风分离和过滤器布置来去除空气中的颗粒物质。这种设备很昂贵，并需要昂贵的维护和清洁。

喷雾干燥器系统的另一个问题是干燥处理完成后对成品的潜在损坏。特别地，如果成品暴露于充满水分的处理气体、过热或氧气中，则可能会损坏成品。例如，一些喷雾干燥的产品具有很强的吸湿性，并且如果产品暴露在充满水分的干燥器排气流中的时间过长，则可能在喷雾干燥处理完成后重新吸收水分。虽然蒸发冷却可以保护喷雾干燥产品免受喷雾干燥处理期间暴露在高温下造成的损坏，但一些喷雾干燥产品在开始变性或以其他方式降解之前，只能在短时间内耐受高温。因此，长时间暴露在加热的排气流中可能会导致产品损坏。此外，当在干燥处理完成后暴露在氧气中，一些产品也会氧化。

喷雾干燥器系统的另一个问题是干燥处理完成后对成品的潜在损坏。特别地，如果成品暴露于充满水分的处理气体、过热或氧气中，可能会损坏成品。例如，一些喷雾干燥的产品具有很强的吸湿性，并且如果产品暴露在充满水分的干燥器排气流中的时间过长，则可能在喷雾干燥处理完成后重新吸收水分。虽然蒸发冷却可以保护喷雾干燥产品免受喷雾干燥处理期间暴露在高温下造成的损坏，但一些喷雾干燥产品在开始变性或以其他方式降解之前，只能在短时间内耐受高温。因此，长时间暴露在加热的排气流中可能会导致产品损坏。此外，当在干燥处理完成后暴露在氧气中，一些产品也会氧化。

发明目的和内容

本发明的一个目的在于提供一种适于更高效和更通用的操作的喷雾干燥器系统。

另一个目的在于提供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。

另一个目的在于提供一种高度相对较低的静电喷雾干燥器系统，该系统可以在没有特别建筑或天花板要求的位置安装和操作。

另一个目的在于提供上述类型的静电喷雾干燥器系统，该系统可有效地对不同产品批次进行喷雾干燥，而不会造成交叉污染。

另一个目的在于提供上述类型的静电喷雾干燥器系统，该系统在尺寸和处理技术上易于修改以用于特定的干燥应用。

另一个目的在于提供一种静电喷雾干燥器系统，该系统可操作以用于以使细小颗粒聚集成更好地促进后续使用的形式的方式干燥粉末。

另一个目的在于提供一种静电喷雾干燥器系统，该系统可以在较低的加热要求下有效地操作，并因此更经济。一个相关的目的在于提供如这种类型的喷雾干燥器系统，其可操作以用于有效地干燥温度敏感的化合物。

另一个目的在于提供一种模块化静电喷雾干燥器系统，其中模块可选择性地用于不同容量的干燥要求，并有助于在不关闭喷雾干燥器系统操作的情况下进行维修、维护和模块更换。

另一个目的在于提供上述类型的静电喷雾干燥器系统，该系统不易发生电气故障，也不易受到细小粉末和系统的干燥腔室内加热环境的危险爆炸影响。一个相关的目的在于提供一种用于这种喷雾干燥器系统的控制，其可有效地监测和控制该系统可能的电气故障。

另一个目的在于提供这种类型的喷雾干燥器系统，该系统具有过滤器系统，以用于更有效且高效地去除离开干燥器的干燥气体中的空气颗粒物质，且维护要求较低。

另一个目的在于提供如上所述的喷雾干燥器系统，其中干燥气体过滤器系统包括自动和更有效地去除过滤器上堆积的颗粒物质的装置。

另一个目的在于提供一种结构相对简单且便于经济制造的静电喷雾干燥器系统。

另一个目的在于提供一种喷雾干燥器系统，其保护成品免受损坏。

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是示例性喷雾干燥器系统的粉末处理塔的侧视图；

图2是图1所示的粉末处理塔的垂直剖面图；

图3是示例性粉末处理塔的分解透视图；

图3A是可与示例性粉末处理塔一起使用的未组装的柔性非渗透性衬垫的平面图；

图3B是一个替代实施例的衬垫的平面图，该衬垫类似于图A1所示的，但由渗透性过滤材料制成；

图3C是可与示例性粉末处理塔一起使用的另一替代实施例的衬垫的平面图，在这种情况下，该衬垫部分由非渗透性材料制成，并且部分由渗透性过滤材料制成；

图3D是可与示例性粉末处理塔一起使用的另一替代实施例的衬垫的平面图，在这种情况下，该衬垫由非渗透性非导电刚性材料制成；

图4是示例性粉末处理塔的顶盖或盖子的放大俯视图，其中静电喷嘴居中地支撑在其中；

图5是图4所示的顶盖和喷嘴组件的侧视图；

图6是示例性静电喷嘴组件的放大垂直剖面图；

图7是示例性静电喷嘴组件的喷嘴支撑头的放大局部剖面图；

图8是示例性静电喷嘴组件的排放端的放大局部剖面图；

图8A是类似于图8的示出了喷嘴组件的局部剖面图，其中改变了排放喷头以便于喷洒更粘稠的液体；

图9是沿图8中的线9-9截取的示例性静电喷嘴组件的横向剖面图；

图10是示例性粉末处理塔的粉末收集锥和过滤器元件壳体的放大局部剖面图；

图10A是图10所示的粉末收集锥和过滤器元件壳体的分解透视图；

图11是用于与示例性粉末处理塔一起使用的一个替代实施例的过滤器元件壳体的局部剖面侧视图；

图11A是图11所示的过滤器壳体的过滤器中的一个的放大局部剖面图，示出了其处于非操作状态的反向气体脉冲过滤器清洁装置；

图11B是类似于图11A的放大局部剖面图，示出了处于操作状态的反向气体脉冲空气过滤器清洁装置；

图12是一个替代实施例的过滤器元件壳体和粉末收集腔室的侧视图；

图12A是图12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所示的过滤器元件壳体和粉末收集腔室的放大局部分离视图；

图12C是图12所示的过滤器元件壳体和相关联的上游空气导引室的分解透视图；

图13是示出用于通过相关联的上衬垫隔离环组件将顶盖固定到干燥腔室的紧固布置的局部剖面图；

图13A是类似于图12的局部剖面图，但示出了用于通过相关联的底衬垫隔离环组件将干燥腔室固定到粉末收集锥的紧固布置；

图14是示例性紧固件中的一个的放大的局部视图；

图15是示例性喷雾干燥器系统的示意图；

图15A是一个替代实施例的喷雾干燥器的示意图，其可操作以用于将熔融流喷雾冷却成固化颗粒；

图16是示出用于示例性喷雾干燥器系统的流体供给泵及其关联的驱动马达的局部剖面图；

图16A是支撑在外部非导电壳体内的示例性流体供给泵的垂直剖面图；

图17是示例性绝缘衬垫及其隔离环支撑组件的放大俯视图；

图18是类似于图17的放大俯视图，但示出了支撑较小直径的绝缘衬垫的隔离环组件；

图19是支撑多个静电喷嘴组件的示例性粉末处理塔的顶盖的放大侧视图；

图20是图19所示的顶盖的俯视图；

图21是示例性粉末处理塔的垂直剖面图，其被修改为用于将静电喷嘴居中地支撑在其干燥腔室底部附近，以用于进行干燥的喷雾液体的向上方向；

图22是图21所示的静电喷嘴组件的底部安装支撑件的示意性侧视图；

图23是图22所示的静电喷嘴组件和底部安装支撑件的俯视图；

图24是图22和图23所示的喷嘴底部安装支撑件的支撑杆中的一个的放大剖面图；

图25是示出示例性粉末干燥器系统的替代配置的表；

图25A是一个替代实施例的喷雾干燥器系统的示意图，其中新鲜氮气被引入系统的气体再循环管线；

图25B是另一替代实施例的喷雾干燥器系统的示意图，该系统利用旋风分离器/滤袋组件以从再循环干燥气流中过滤颗粒物质；

图25C是类似于图25B的一个替代实施例，其中在旋风分离器中分离的干燥细小颗粒被重新引入干燥腔室；

图25D是另一替代实施例的喷雾干燥器系统，该系统具有多个流化床过滤器，以用于从再循环干燥气体中过滤颗粒物质；

图26是根据本公开的用于操作电压发生器故障恢复方法的方法的流程图，其用于在静电喷雾干燥器系统中使用；

图27是根据本公开的用于调制静电喷嘴中的脉冲宽度的方法的流程图，其用于在静电喷雾干燥器系统中使用；

图28是具有多个粉末处理塔的模块化喷雾干燥器系统的俯视示意图；

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的模块化喷雾干燥器系统的俯视图，但具有额外的粉末处理塔。

图31是一个替代实施例的粉末收集系统的侧视图。

图32是图31的粉末收集系统的收集容器的放大剖视图。

图33是用于图31和图32的粉末收集系统的覆盖气体供给系统的示意图。

图34是一个替代实施例的喷雾干燥器的示意图，该喷雾干燥器可操作以用于将熔融流动流喷雾冷却成固化颗粒。

图35是图34的喷雾干燥器系统的脉冲喷嘴组件的放大剖面图。

图36是另一替代实施例的喷雾干燥器系统的侧视图。

图37是可与图36的喷雾干燥器一起使用的一个替代实施例的粉末收集容器的俯视透视图。

图38是图37的粉末收集容器的侧视图。

图39是图37的粉末收集容器的侧视剖面图。

图40是图37的喷雾干燥器系统的干燥腔室的一部分的放大图，示出了刮板布置。

图41是图40的刮板装置的示意性侧视剖面图。

图42是可用于图36的喷雾干燥器系统的干燥气体入口或出口管线的过滤器壳体的侧视图。

图43是图42的过滤器壳体的侧视剖面图。

尽管可以对本发明进行各种修改和替代构造，但其某些示例性实施例已在附图中示出，并将在下文中详细描述。然而，应当理解，本发明并不旨在限制于所公开的特定形式，相反，本发明涵盖了落入本发明的精神和范围内的所有修改、替代构造和等效物。

优选实施方式的详细说明

现在更具体地参考附图，示出了根据本发明的示例性喷雾干燥器系统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和液体喷嘴组件16的呈盖或盖子14形式的用于干燥腔室12的顶部封闭布置，以及支撑在干燥腔室12底部的呈粉末收集锥18形式的底部封闭布置、粉末收集锥18通过其延伸且具有加热空气排出口20的过滤器元件壳体19，以及底部粉末收集腔室21。干燥腔室12、收集锥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，其居中地支撑喷嘴组件16。所示的加热空气入口15定向成将加热空气以切向旋转方向导入干燥腔室12。框架24以直立状态支撑处理塔11。

根据本实施例的一个重要方面，如图6至图9最佳所示，喷嘴组件16是加压空气辅助的静电喷嘴组件，其用于将带静电颗粒的喷雾导入干燥腔室12以便快速且有效地将液体浆液干燥成所需的粉末形式。所示的喷嘴组件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31、从头31下游延伸的细长喷嘴筒体或主体32，以及位于细长喷嘴主体32的下游端的排放喷头组件34。在这种情况下的喷头31由塑料或其他非导电材料制成并形成有径向液体入口通道36，该径向液体入口通道36接收液体入口配件38并与其连通，以用于耦合到与液体供给装置连通的供给管线131。应理解，供给液体可为各种浆液或可干燥成粉末形式的类似液体中的任何一种，包括具有溶剂（例如水）、所需配料（例如调味品、食品、药物等），以及如本领域已知的使得在干燥成粉末形式时所需配料被包封在载体内的该载体的液体浆液。也可使用其它形式的浆液，包括不包括载体或不要求对干燥产品进行包封的液体。

在这种情况下的喷嘴支撑头31还形成有位于液体入口通道36下游的径向加压空气雾化入口通道39，其接收空气入口配件40并与其连通，空气入口配件40耦合到适当的加压气体供给装置。头31还具有位于液体入口通道36上游的径向通道41，其接收用于固定连接到高压电源并且具有延伸到通道41中的端部44a的高压电缆44的配件42，该端部44a与轴向地支撑在头31内并在液体入口通道36的下游延伸的电极48为邻接电接触关系。

为了使液体能够通过头31，电极48形成有与液体入口通道36连通并穿过电极48下游延伸的内部轴向通道49。电极48形成有在液体入口通道36和内部轴向通道49之间连通的多个径向通道50。示例性电极48具有下游向外延伸的径向毂51，其装配在头31的沉孔内，密封O形环52位于它们之间。

细长主体32呈外部圆柱形主体构件55的形式，其由塑料或其他合适的非导电材料制成，其具有在头31的螺纹孔内螺纹接合的上游端55a，其中密封O形环56位于圆柱形主体构件55和头31之间。由不锈钢或其他导电金属制成的液体供给管58轴向延伸穿过外部圆柱形主体构件55，以用于限定液体流动通道59，其用于在轴向电极液体通道49和排放喷头组件34之间输送液体，以及用于限定在液体供给管58和外部圆柱形主体构件55之间的环形雾化空气通道60。在外部圆柱形喷嘴主体55的螺纹入口端55a上方突出的液体供给管58的上游端以导电关系装配在电极毂51中向下开放的圆柱形孔65内。在高压电缆44使电极48带电的情况下，可以看出，进入入口通道36的液体将在其沿着细长喷嘴主体32的整个长度通过电极通道49和液体供给管58行进期间带电。在这种情况下的加压气体围绕液体供给管58的上游端通过径向空气入口通道39输送，然后进入液体供给管58和外圆柱形主体构件55之间的环形空气通道60。

液体供给管58与电极48以电接触关系设置，以便在液体从头31通过细长喷嘴主体构件32到达排放喷头组件34的整个通道中有效地使液体带电。为此，排放喷头组件34包括喷头70，其具有上游圆柱形部分71，其与液体供给管58的下游端处于围绕关系，其中密封O形环72位于其间。喷头70包括向内逐渐变细或圆锥形的中间部分74，以及限定圆柱形流动通道75和喷头70的液体排放孔78的下游圆柱形鼻部分76。在这种情况下的喷头70具有从上游圆柱形部分71向外延伸的分段径向保持凸缘78，其限定多个空气通道77，如将变得显而易见。

为了将液体从供给管58引入并穿过喷头70，同时在液体通过喷头70时继续使其带静电，导电销单元80以与供给管58的下游端成邻接导电关系支撑在喷头70内。在这种情况下，销单元80包括上游圆柱形毂部分81，其形成有下游锥形壁部分82，其支撑在喷头70的中间锥形部分74内。圆柱形毂部分81形成有多个周向地间隔开的径向液体流动通道83（图8），这些通道在液体供给管58和圆柱形喷头通道部分75之间连通。可以看出，当安置在喷头70内时，导电销单元80以邻接关系物理地支撑液体供给管58的下游端。

为了将电荷集中在从喷头排放的液体上，销单元80具有向下延伸的中心电极销84，该中心电极销84与喷头通道75以同心关系支撑，使得液体排放孔78围绕电极销84环形布置。电极销84具有大体逐渐变细的尖头端部，该尖头端部延伸超出环形喷头排放孔78一部分距离，例如在大约¼以及½英寸之间。当液体离开喷头70时围绕突出电极销84的增加的接触进一步提高了排放液体上电荷的浓度，从而增强了液体颗粒的分解和分布。

可替代地，如图8A所示，当喷洒更多粘性液体时，排放喷头组件34可具有与上述类似的毂部分81，但没有向下延伸的中心电极销84。这种布置使更多粘性液体更自由地通过喷头，同时排放液体的静电电荷仍然增强了液体的分解，以更有效地干燥这种粘性液体。

排放喷头组件34还包括设置在喷头70周围的空气或气体盖90，该盖90在喷头70周围限定环形雾化空气通道91，并将喷头70、销单元80和液体供给管58保持在相对于彼此的组装的导电关系中。在这种情况下的空气盖90在喷头70的下游端周围限定锥形的加压空气流通道部分91a，其通过喷头保持凸缘78中的周向地间隔开的空气通道77与液体供给管58和外部圆柱形主体构件55之间的环形空气通道60连通，以引导加压空气或气体排放流通过围绕喷头鼻部76的环形排放孔93，以及从喷头液体排放孔78排出的液体。为了保持喷嘴的内部部件处于组装关系，空气盖90具有围绕外部圆柱形构件55的下游外螺纹端螺纹接合的上游圆柱形端95。空气盖90具有沉孔96，其接收并支撑喷头70的分段径向凸缘78，以用于支撑喷头70，因此，销单元80和液体供给管58与上游电极48处于导电关系。

喷嘴组件16可操作以用于将带静电液体颗粒喷雾排放到干燥腔室12中。在实践中，已发现所示的静电喷嘴组件16可操作以产生极细小的液体颗粒液滴，例如直径约为70微米。如将变得显而易见，由于从热空气入口15和空气辅助喷嘴组件16引入干燥腔室的这种细小液体喷雾颗粒和热干燥气体的分解和排斥性质，液体颗粒容易快速且有效地干燥成细小颗粒形式。应理解，尽管已发现所示的静电喷嘴组件16具有与本发明相关的特定用途，但可使用其他静电喷嘴和系统，包括已知类型的静电液压旋转喷嘴和大容量低压静电喷嘴。

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衬垫100，其相对于干燥腔室12的内壁表面12a以同心间隔关系设置，其中来自喷嘴组件16的带静电液体喷雾颗粒被排放到干燥腔室12中。如图2所示，衬垫具有小于干燥腔室12的内径d1的直径d，以便提供与干燥腔室12的外壁表面12a绝缘的绝缘空气间隔101，优选地为至少约2英寸（约5厘米），但是可以使用其他尺寸。在该实施例中，衬垫100是非结构性的，优选地由非渗透性柔性塑料材料100a制成（图3和图3A）。可替代地，如将变得显而易见的，它可以由刚性非渗透性非导电材料100c（图3D）、渗透性过滤材料100b（图3B）或部分由非渗透性材料100a并且部分由渗透性过滤材料100b（图3C）制成。

根据本实施例的另一方面，处理塔11具有快速断开的组装结构，其便于组装和安装与干燥腔室12的外壁成电绝缘关系的环形衬垫100。为此，环形绝缘衬垫100在相对的端部由相应的上部和下部隔离环组件104支撑（图1、图3、图13、图13A、图14和图17）。在这种情况下的每个环组件104包括衬垫100的端部所附接的内圆柱形隔离环105和多个周向地间隔开的非导电、聚丙烯或其他塑料隔离螺柱106，这些螺柱106相对于隔离环105以径向向外延伸关系固定。在所示的实施例中，衬垫100的上端折叠在上部环组件104的隔离环105的顶部之上，并通过定位在衬垫100的折叠端和隔离环105上的环形U形橡胶垫片108固定在其上（图13）。衬垫100的下端类似地围绕下部环组件104的隔离环105的底部，并由类似的橡胶垫片108固定在其上（图13）。类似的橡胶垫片108也支撑在环组件104的圆柱形隔离环105的相对内端上，以用于保护衬垫100免受隔离环105的暴露边缘损坏。

为了将每个隔离环组件104固定在干燥腔室12内，相应的安装环110例如通过焊接固定在干燥腔室12的外侧。不锈钢安装螺钉111延伸穿过安装环110和干燥腔室12外壁中对准的孔，以螺纹方式接合绝缘隔离螺柱106。在这种情况下的橡胶O形环112设置在每个隔离螺柱106的端部周围，以用于密封干燥腔室12的内壁，并且粘合有氯丁橡胶的密封垫圈114设置在每个保持螺钉111的头部周围。

为了将干燥腔室顶盖14以与上部隔离环组件104成密封的关系固定在干燥腔室12上的适当位置，环形阵列120（图1和图2）间隔的可释放闩锁组件121在隔离螺柱106中间的周向地间隔开的位置固定在安装环110上（图13至图14）。闩锁组件121可为已知类型，其具有向上延伸的拉钩122，其可定位在盖14的顶部边缘上，并随着闩锁臂124向下枢转运动到闩锁位置而向下拉入锁定位置，以用于将顶盖14围绕隔离环105的上边缘保持在U形垫片108上，以及围绕圆柱形干燥腔室12的上边缘保持在类似的大直径环形U形垫片126上。通过闩锁钩124的反向枢转运动，可以很容易地解锁闩锁组件121，以向上和向外移动拉钩122，以便在必要时移除顶盖14。在靠近干燥腔室12底部的安装环110周围设置有类似的闩锁组件121的环形阵列120a，在这种情况下，其具有向下定位成与收集锥18的向外延伸的凸缘129成重叠关系的拉钩124，其用于将收集锥18的凸缘129保持成在隔离环105的底部边缘和干燥腔室12的底部圆柱形边缘周围与橡胶垫片108、126成密封关系（图13A）。应理解，对于特定应用，衬垫100、O形环和其他密封垫片108、126可以由或不由符合FDA标准的材料制成。

在静电喷嘴组件16的操作期间，从液体供给装置（在这种情况下，液体供给装置是图15所示的液体保持缸130）供给静电喷嘴组件16的液体由静电喷嘴组件16引入由环形衬垫100限定的有效干燥区127。液体通过液体供给或输送管线131从液体供给保持缸130供应，液体供应或输送管线131通过泵132连接到喷嘴组件16的液体入口配件38，泵132优选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，这种情况下的蠕动剂量泵132包括塑料泵壳体37内的三个塑料电隔离泵辊33。这种情况下的液体供给或输送管线131是电屏蔽管，并且不锈钢干燥腔室12优选地通过经批准的接地管线通过支撑框架24接地，其通过金属对金属接触固定到支撑框架24。

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装置（例如电动马达134、泵132、液体喷嘴组件16、向高压电缆44提供电压的高压发生器等），并操作以控制它们的行动。虽然示出了单个控制器，但是应当理解，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和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由电动马达134（图16）操作，电动马达134与泵132以电隔离关系设置，并且液体供给管线131将泵132连接至喷嘴组件16，以用于防止由喷嘴组件16使其带静电的液体使马达134带电。为此，驱动马达134具有通过非导电驱动部分138（例如由刚性尼龙制成）耦合到泵头驱动轴136的输出轴135，其将泵132与电动驱动马达134隔离。所示的实施例中的非导电驱动部分138具有为约1.5英寸（约3.8厘米）的直径，以及为约5英寸（约12.7厘米）的轴向长度。在这种情况下的电动马达驱动轴135承载附接板139，该附接板139通过螺钉141固定在非导电驱动部分138上。泵头驱动轴136类似地承载通过螺钉141固定在非导电驱动部分138另一端的附接板140上。

静电电压发生器222通过电线224电连接到喷嘴组件16，以用于提供使喷雾液滴带静电的电压。在所示的实施例中，电线224包括可变电阻器元件226，其是可选的，并且可以手动或自动调节以控制提供给喷嘴组件16的电压和电流。可选的接地线228也电连接在液体供给管线131和接地232之间。接地线228包括可变电阻器230，其可手动或自动调节以控制流体中存在的电压。在所示的实施例中，接地线置于泵132前以控制提供给系统的流体的电荷状态。该系统还可以包括将流体的带电状态输送到控制器133的传感器，使得该系统可以通过控制可变接地电阻器230的电阻来自动监测并选择性地控制液体的带电状态，以从系统中的液体管线排出电荷。

在这种情况下的驱动马达134支撑在非导电塑料马达安装壳体144内，驱动马达134也适当地接地。所示的液体保持缸130支撑在液体秤145上，以便能够监测缸130中的液体量，并且电隔离屏障146设置在液体保持缸130的底侧和秤145之间。可以理解，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，其可以与它们的电气操作系统电气绝缘。

在这种情况下引导至喷嘴组件16的雾化空气入口配件18的加压气体来自散装氮气供给装置150，其通过气体供给管线151与喷嘴组件16的雾化空气入口配件18连通（图15）。气体加热器152设置在供给管线151中，以用于使干燥的惰性氮气能够以受控的温度和压力供给喷嘴组件16。应当理解，尽管结合本实施例将氮气描述为雾化气体，但是可以使用其他惰性气体，或可使用其他含空气的气体，只要干燥腔室内的氧气水平保持在一个水平以下，该水平将与干燥腔室内的干燥粉末颗粒形成易燃环境，其可由火花或静电喷嘴组件或干燥器系统的其他电控元件的电气故障点燃。

根据本实施例的另一重要方面，当喷洒到干燥腔室12的液体雾化，供给喷嘴组件16并被引入干燥腔室12的热氮气雾化气体作为干燥介质通过干燥腔室12不断再循环。如参考图15将进一步理解的，从干燥气体入口15和喷嘴组件16引入干燥腔室12的干燥气体将沿干燥腔室12的长度循环，从而有效地将喷洒到干燥腔室12的带静电液体颗粒干燥成粉末形式。干燥的粉末将通过粉末收集锥18进入粉末收集腔室21，其中其可以通过适当的手段手动或通过其他自动的手段去除。

如图10和图10A所示，所示的粉末收集锥18具有上部圆柱形部分155、向内逐渐变细锥形中间部分156，以及下部圆柱形粉末输送部分158，其居中地延伸穿过过滤器元件壳体19，以用于将干燥粉末导入粉末收集腔室21。在这种情况下的过滤器元件壳体19具有一对垂直堆叠的环形HEPA过滤器160，其安装成与粉末收集锥18的下部处于围绕向外间隔的关系。所示的粉末收集锥18有向外延伸的径向凸缘161，其端部位于过滤器元件壳体19的上部过滤器160上方，其中环形密封件162位于径向凸缘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18向下落入粉末收集腔室19，但在干燥气体通过过滤器壳体19 的排气出口 20 离开之前围绕粉末收集锥体18的底部向上移动，然后通过阻止并过滤掉细小粉末的HEPA过滤器160向外移动时，只有最细小的颗粒会保持夹带在干燥气体中。

可替代地，如图11、图11A和图11B所示，可使用包括多个周向地间隔开的圆柱形过滤器160a的过滤器元件壳体19a，这些过滤器160a以悬垂垂直关系安装在壳体19a的中间横向支撑板163上。从收集锥18引导入下部收集腔室的充满粉末颗粒的气体通过过滤器160a横向流入横向支撑板163上方的过滤器元件壳体19a内的公共排气室164，以用于通过出口端20a输送，其中空气流中的颗粒由过滤器160a阻隔。为了周期性地清洁过滤器160a，过滤器160a各自具有在美国专利8,876,928中公开的类型的相应反向脉冲空气过滤器清洁装置167，该专利与本申请的申请人相同，该专利的公开内容通过引用并入本文。反向脉冲空气过滤器清洁装置167中的每一个具有相应的气体供给管线167a，以用于耦合到脉冲空气供给装置。

如图11A和图11B所示，所示的反向脉冲空气过滤器清洁装置21各自包括反向脉冲喷嘴240，其在排气室164的上壁中具有气体入口241，其由环形保持器242固定，以用于连接到压缩气体供给管线167a，压缩气体供给管线167a耦合到加压气体源，例如氮气。喷嘴240具有圆柱形封闭底部结构，该结构限定了从入口241延伸穿过排气室164并大体上沿过滤器160a的长度延伸的中空内部空气通道244。喷嘴240在排气室164内的一部分中形成有多个相对较大直径的排放孔246，并且在过滤器160a内的喷嘴240的长度上形成有多个较小尺寸的空气排放孔248。

为了在反向脉冲喷嘴240的操作期间中断处理气体从过滤器元件壳体19a到排气室164的流动，环形排气口切断柱塞249设置在反向脉冲喷嘴160a上方以用于在排气口打开和闭合位置之间的排气室164内轴向移动。为了控制柱塞249的运动，底部开口柱塞气缸250安装在与排气室164的上壁成密封悬垂的位置。所示的柱塞249包括上部相对较小直径的环形密封和导向凸缘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的下终端下方的下大直径阀头254，其用于与板163中的排气端口253密封接合。柱塞249优选地由弹性材料制成，并且上密封和导向凸缘252和下阀头254具有向下逐渐变细或杯形构造。

柱塞249设置为用于沿反向脉冲喷嘴240的有限轴向运动，并且通过固定在反向脉冲喷嘴240的外周周围的螺旋弹簧256偏置到正常打开或缩回位置，如图3所示。在阀柱塞249偏压到这样的位置的情况下，处理气体从过滤器元件壳体19a流过过滤器160a、排气端口253并进入排气室164。

在反向脉冲气体净化循环期间，压缩气体脉冲从入口管线167a引导通过反向脉冲喷嘴240。当压缩气体行进通过喷嘴160a时，它首先被引导通过较大直径或柱塞致动孔246进入柱塞密封和导向凸缘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，所以气体首先流入柱塞气缸250，并且当柱塞气缸250中的压力增加时，它克服弹簧256的偏置力向下推动柱塞249。最终，压力增加到其克服弹簧256的力并迫使柱塞249向下朝向排气端口253的点，从而暂时将其密封。在柱塞249密封排气端口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这样一个点，即压缩气体随后被迫通过较小的喷嘴孔248并压在过滤器160a上以用于除去其外表面周围聚集的颗粒物质。

在反向压缩空气脉冲并移除过滤器160a上聚集的颗粒之后，柱塞气缸250内的压力将消散到不再反作用弹簧256的程度。然后，柱塞249将在弹簧256的力的作用下向上移动到其缩回或静止位置，从而打开排气端口253的密封以继续操作干燥器。

在图12至图12B中示出了另一替代实施例的可安装在干燥腔室12下端的废气过滤器元件壳体270和粉末收集腔室271。在这种情况下，上部粉末导引室272可安装在细长干燥腔室12的下侧上，过滤器元件壳体270包括多个垂直定向的圆柱形过滤器274，并且布置在粉末导引室272的下方，粉末导引锥275耦合到过滤器元件壳体270的下侧，并且粉末收集腔室271支撑在粉末导引锥275的下侧上。

所示的粉末导引室272包括圆柱形壳体壁289，该壳体壁289可以密封关系安装在干燥腔室12的下侧上，并具有开放的上端，以用于接收来自干燥腔室12和干燥区127的干燥气体和粉末。容纳在粉末导引室272内的是具有向下开放锥形构造的排气室281，排气室281在其下侧限定排气腔室282(图12B)并且在其上侧向下并向外围绕锥形排气室281的外周引导来自干燥腔室12的干燥气体和粉末。

过滤器元件壳体270包括外部圆柱形壳体壁284和内部圆柱形过滤器罩286，外部圆柱形壳体壁284通过环形密封件285以密封关系安装在粉末导引室272的底部边缘上，内部圆柱形过滤器罩286通过环形密封件288以密封关系安装在锥形排气室281的底部边缘上。锥形排气室281和内部圆柱形过滤器罩286由多个径向支撑件290（图12A）支撑在气体导引室272的外部圆柱形壳体壁289和过滤器元件壳体270内，以限定围绕锥形排气室281的底部周边连通的空气通道291以及在内部圆柱形过滤器罩286和外部圆柱形壳体壁284之间的环形气体通道292，使得通过粉末导引室272的气体和粉末由锥形排气室281围绕过滤器元件罩281向外引导到下面的粉末导引锥275和收集腔室271中。

在这种情况下的圆柱形过滤器274以悬垂关系支撑在圆形支撑板295上，圆形支撑板295固定地设置在向下开放的锥形排气室281的下侧下方。在这种情况下的圆形过滤器支撑板295相对于圆柱形罩286的上部周边略微凹陷地安装并限定了排气室282的底壁。所示的圆柱形过滤器274各自为滤芯形式，其包括圆柱形过滤器元件296、上部圆柱形滤芯保持板298、底端盖和具有环形密封元件300、301、302的密封板299。为了以组装关系固定过滤器滤芯，上部滤芯保持板298具有悬垂U形支撑构件304，该支撑构件304具有可穿过底端盖299的中心孔定位的螺纹下端螺栓305，该底端盖299由螺母306固定，其中O形密封环308位于其间。每个过滤器滤芯的上部保持板298围绕中心支撑板295中的相应圆形开口310密封地固定，其中过滤器元件296相对于支撑板295的底侧悬垂地设置，并且其中保持板298中的中心开口311在排气室282和圆柱形过滤器元件296的内部之间连通。在这种情况下的过滤器元件滤芯围绕内罩274的中心以周向地间隔开的方式布置。

在这种情况下的过滤器元件壳体270通过可释放夹315或类似紧固件固定在粉末导引室272上，以允许容易接近过滤器滤芯。内部过滤器罩286还例如通过销和槽连接相对于圆柱形过滤器274以围绕方式可释放地安装，以便能够接近过滤器以进行更换。

在干燥器系统的操作期间，可以看到被引导入粉末导引室272的干燥气体和粉末将围绕锥形排气室281引入围绕内部过滤器元件罩274的环形通道291、292，并向下引入粉末导引锥275和收集腔室271，以便在腔室271中收集。虽然气流中剩余的大部分干燥粉末将移到粉末收集腔室271中（如前所述），但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端口320排出并再循环至干燥腔室12时，细小的气载颗粒物质将被环形过滤器274分离和保留，这将变得显而易见。

为了在干燥器系统的使用期间清洁圆柱形过滤器274堆积的粉末，圆柱形过滤器274各自具有相应的反向气体脉冲清洁装置322。为此，在这种情况下的气体导引室272具有外部环形加压气体歧管通道321，该通道321联接到适当的加压空气供给装置。每个反向空气脉冲清洁装置322具有耦合在环形加压气体歧管通道321和相应的控制阀326之间的相应加压气体供给管线325，在这种情况下，它安装在空气导引室272的外侧上。气体脉冲导引管线或管328从控制阀326径向延伸穿过空气导引室272和排气室329的锥形壁，然后成直角向下转，其中气体脉冲引导管线328的终端排放端329设置在过滤器滤芯保持板298的中心开口311和下面的圆柱形过滤器元件296上方并与其成对准关系。

通过适当选择或自动控制控制阀326，控制阀26可循环操作，以将压缩气体脉冲从管线328轴向排放到循环过滤器274中，以用于去除堆积在圆柱形过滤器元件296外壁上的粉末。脉冲气体引导管线328的排放端329优选地相对于循环过滤器274的上端以间隔开的方式设置，以促进引导压缩气体脉冲进入过滤器元件296，同时从排气腔室282吸入气体，这便于将堆积的粉末从过滤器元件296中移除的反向流动脉冲。优选地，空气管328的排放端329与圆柱形过滤器元件的上端间隔开一定距离，使得膨胀气流（如图12B中的330所示）在到达过滤器滤芯时具有与滤芯保持板298中的中心开口311的直径大体相对应的外周。在示例性实施例中，空气导引管28具有大约1英寸的直径，并且排放端329与保持板298间隔开大约2.5英寸的距离。

在这种情况下的粉末收集腔室271有圆形蝶阀340（在图12B中示为以分离方式位于粉末收集腔室271内），其安装在收集腔室271的上端，其可由适当的致动装置341操作，以用于在垂直或打开位置和水平闭合位置之间的可旋转运动，垂直或打开位置允许干燥粉末被引导进入收集腔室271，水平闭合位置在去除粉末时阻止干燥粉末进入收集腔室271。或者，可以理解，粉末收集腔室271可以将粉末从开放的底端直接放到可移动输送带上。

为了使从过滤器元件壳体19a排出的干燥气体能够再循环和再利用，过滤器壳体19的排气出口20连接到再循环管线165，再循环管路165又通过冷凝器166、鼓风机168以及干燥气体加热器169（图15）连接到加热室12的顶盖14的加热气体入口端口15。冷凝器170通过冷水冷却的冷凝线圈170a去除废气流中的任何水蒸汽，冷凝线圈170a具有相应的冷水供给和回流管线171、172。来自冷凝器170的冷凝水被引导至收集容器174或下水道。干燥的氮气随后由鼓风机168引导通过气体加热器169，干燥气体在冷凝器170冷却后气体加热器169将其重新加热至特定粉末干燥操作的预定加热温度，以重新引导回到加热气体入口端口15并进入加热腔室12。连接到鼓风机168和加热器169之间的再循环管线165的排气控制阀175允许过量的氮气从静电喷嘴组件16引入系统以排放到适当的排气管道176。来自控制阀175的排气流可设置为与通过静电喷嘴组件16引入干燥腔室12的过量氮气相匹配。可以理解，通过选择性地控制排气流控制阀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，以进行特定的干燥操作或控制挥发物的蒸发和排放。虽然在所示的实施例中示出了冷水冷凝器170，但是可以理解，可以使用用于从再循环气流中去除水分的其他类型的冷凝器或装置。

可以理解的是，从静电喷嘴组件16和干燥气体入口端口15引入由柔性衬垫100限定的有效干燥区127的干燥气体是干燥的惰性气体（即所示实施例中的氮气），其便于干燥由静电喷嘴组件16喷入干燥腔室12的液体颗粒。如上所述，惰性干燥气体的再循环也可从干燥气体中清除氧气，以便防止静电喷嘴组件16或系统其他部件意外产生火花时干燥腔室内的粉末发生危险爆炸。

此外，已发现通过喷雾干燥器系统10再循环惰性干燥气体可使喷雾干燥器系统10在明显较低的操作温度下能够高效操作，并相应地节省大量成本。如前所述，待喷洒的乳液通常由三种组分组成，例如水（溶剂）、淀粉（载体）和香精油（芯）。在这种情况下，喷雾干燥的目的在于在油周围形成淀粉，并用干燥气体干燥所有的水。剩余的淀粉作为围绕油脂的保护层，从而防止油脂氧化。已发现在雾化之前和期间向乳液施加负静电电荷时，可更容易获得所期望的结果。

虽然操作理论尚未完全理解，但喷雾乳液的三种组分都具有不同的电性能。水是该组中导电性最强的，其很容易吸引最多的电子，其次是淀粉，最后是电阻最大的油脂，其几乎不吸引电子。因为知道相反的电荷相互吸引，而相同的电荷相互排斥，所以具有最大相似电荷的水分子相互之间的排斥力最大。这个力将水分子引导到液滴的外表面，其中它们相对于干燥气体具有最大的表面积，这促进干燥过程。具有电荷较小的油分子会留在液滴的中心。正是这个过程被认为有助于更快的干燥，或用较低的热源干燥，以及更均匀的涂层从当前喷雾干燥器系统在入口干燥气体温度为90℃下生产的喷雾干燥粉末的试验发现到其相当于在190℃下可操作的常规喷雾干燥工艺中干燥的粉末。此外，在某些情况下，本发明的喷雾干燥器系统可以在不加热干燥气体的情况下有效地操作。

包封效率（即干燥粉末涂层的均匀性）也等于在更高温度喷雾干燥中获得的均匀性。进一步发现，与传统喷雾干燥相比，低温干燥显著减少了排放到环境中的香气、气味和挥发性组分，进一步表明干燥颗粒的外表面更均匀和完整地以淀粉形成。减少排放的香气和气味进一步改善了工作环境，并消除了清除这些气味的需要，这些气味可能会刺激和/或对操作人员有害。较低的温度处理也能使温度敏感组分（有机或无机）进行喷雾干燥，而不会损坏或对化合物产生不利影响。

如果在干燥期间，任何颗粒可能会粘附或以其他方式聚集在衬垫100的表面上，则应提供衬垫抖动装置，以便周期性地对衬垫100施加足够的抖动运动以去除任何聚集的粉末。在所示的实施例中，干燥腔室12具有侧气动衬垫抖动阀端口180，其耦合到气动缸181，该气动缸181可周期性地致动以引导加压空气通过气动衬垫抖动阀端口180以及进入衬垫100和干燥腔室12的外壁之间的环形空气空间，其用足够的力来回抖动柔性衬垫100，以清除聚集的粉末。优选地，加压空气以脉动方式被引导到气动衬垫抖动阀端口180，以便增强这种抖动运动。或者，可以理解，可以使用机械装置来抖动衬垫100。

为了确保在喷雾干燥器系统的连续不同选择性使用之间（例如干燥腔室12中不同粉末的运行之间）没有交叉污染，环形阵列120、120a的快速断开紧固件121允许从干燥腔室12拆卸盖14和收集锥18，以便于更换衬垫100。由于衬垫100由相对便宜的材料制成，因此其优选地为在使用不同粉末之间可以一次性使用，其中更换新的替换衬垫没有受到不适当的开支影响。

根据本实施例的另一重要特征，干燥腔室12很容易根据不同的喷雾干燥要求进行修改。例如，对于较小的干燥要求，可以使用较小直径的衬垫100a来减小有效干燥区的尺寸。为此，与上述类似，但具有较小直径内部隔离环105a的隔离环组件104a（图18）可容易地替代较大直径隔离环组件104。可通过解锁用于顶盖14和收集锥18的闩锁121的周向地间隔开的阵列120、120a来完成隔离环组件的替代，以从干燥腔室12中移除较大直径环组件104，并用较小直径环组件104a和衬垫100a来替换它们，以及将顶盖14和收集锥18重新组装并重新安装到干燥腔室12上。较小直径衬垫100a有效地减少加热的干燥气体和雾化气体被引入的干燥区域，以允许更快和更节能的小批量干燥。

为了进一步实现更有效的小批量干燥，干燥腔室12具有模块化结构，其允许减少干燥腔室12的长度。在所示实施例中，干燥腔室12包括多个（在这种情况下为两个）垂直堆叠的圆柱形干燥腔室模块或部分185、186。下部腔室部分186的长度比上部腔室部分185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地间隔开的快速断开紧固件121的阵列102b可释放地固定在一起。紧固件121的该阵列102b的安装环110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与向下定位的拉钩122一起定向，以接合和保持下部圆柱形干燥腔室部分186的顶部外部径向凸缘188的底侧（图1和图2）。在松开将下部圆柱形部分186固定在上部圆柱形部分185和收集锥18上的紧固件121的两个阵列102a、102b后，可以移除下部圆柱形部分186，下部隔离环组件104在上部腔室部分185底部附近重新定位，并且衬垫100替换为较短长度的衬垫。然后，上部圆柱形干燥腔室部分185可通过阵列102b的紧固件121直接固定在粉末收集锥18上，其中下部隔离环组件104位于其之间，然后紧固件121接合收集锥18的外部环形凸缘129。这种改进使得可以使用大体较短长度的有效干燥区，以进一步降低小批量干燥的加热要求。

可以理解的是，可以添加额外的圆柱形干燥腔室模块或部分186，以进一步增加干燥腔室12的有效长度。为了增加喷入干燥腔室12的液体量，无论大小是否增加，多个静电喷嘴组件16都可以设置在顶盖14中，如图19和图20所示。多个喷嘴组件16（其可由共同液体和氮气供给装置供应）优选地彼此以周向地间隔开的方式支撑在顶盖14中相应的预先加盖的安装孔190中(图4)。然后未使用的中心安装孔192（图20）可以被适当地盖住或以其他方式闭合。

根据本实施例的另一特征，干燥塔11的模块化快速断开部件进一步使得静电喷嘴组件16能够从用于向下喷洒的干燥腔室12顶部位置重新定位到用于将带静电液体喷雾向上导入干燥腔室12中的干燥腔室12底部附近的位置。为此，可将喷嘴组件16从顶盖14上移除，并固定在底部喷嘴安装支撑件195中（图21至图24），在这种情况下，它紧邻干燥腔室12的底部安装在粉末收集锥18的上部圆柱形壁部分155内，以用于定向静电喷嘴组件16，以用于将带电喷雾图案（pattern）向上喷洒到干燥腔室12中，如图21所示。如图22至图24所示的图示的底部喷嘴安装支撑件195包括中心环形安装毂196，其用于在上游端附近支撑喷嘴组件16，其又被由非导电材料制成的多个径向安装杆198支撑在粉末收集锥18的上部圆柱形部分155中。径向安装杆198各自通过相应的不锈钢螺钉199（图24）固定到圆柱形壁部分155，其中橡胶粘合的密封垫圈200位于螺钉199的头部和粉末收集锥18的外壁表面之间，并且密封O形环201位于每个安装杆的外端和粉末收集锥部分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给管线205、206分别通过粉末收集锥18径向向外连接至绝缘配件208、209，其又连接至雾化空气和液体供给管线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中的中心喷嘴安装孔192以及气体入口端口15可以适当盖住。粉末收集锥18还具有切线地定向的干燥气体入口215，其可不被盖住并连接至干燥气体再循环管线165，并且在这种情况下的盖14具有一对排气端口216，其也可不被盖住以连接至加热气体回流管线。

在喷嘴组件16安装在干燥腔室12的下侧上的情况下，被向上引导入干燥腔室12的带静电液体喷雾颗粒被干燥气体（在这种情况下，其通过底部加热气体入口215切向引导）和来自喷嘴组件16的加热雾化气体干燥，这两种气体再次都是干燥的惰性气体，即氮气。

根据本实施例，干燥腔室12中的环形衬垫100优选地由过滤介质100b（图3B）制成，以允许干燥气体最终通过过滤介质以从盖14中的上部排气端口216排出到再循环管线165以进行再循环、再加热，以及重新引导至底部气体入口端口215，如上所述。如上所述，由向上引导的干燥气体和雾化气体干燥的粉末将最终向下漂浮进入并通过粉末收集锥18进入收集腔室19，其中只有最细小的颗粒被过滤介质衬垫100过滤。气动衬垫抖动器再次可以周期性地致动，以防止粉末聚集在衬垫100上。

综上所述，可以看出，对于特殊的喷雾应用，处理塔可以在各种处理模式下轻松配置和操作，如图25中的表220所示。可以通过添加或移除圆柱形干燥腔室部分186来选择性地改变干燥腔室长度，可选择性地确定衬垫的材料（例如非渗透性或渗透性），可在顶部向下喷洒或底部向上喷洒之间改变静电喷嘴定向，并且可基于所需配置在向下或向上方向之间改变处理气体流动方向。

在上述实施例中，氮气或其他惰性干燥气体作为雾化气体被引入到系统中的静电喷嘴组件16，可替代地，氮气可以被引入再循环气体中。在如图25A所示的喷雾干燥系统中，其中与上述部件相似的部件被赋予与上述部件相似的标记，氮气或其他惰性气体从氮气注入管线169a引入气体加热器169，以通过气体输送和供给管线169a引导至干燥腔室100，并从干燥腔室100通过冷凝器170和鼓风机168进行再循环，如前所述。在该实施例中，氮气也可以如上所述作为雾化气体或空气或惰性气体和空气的组合供给静电喷嘴组件16，可以作为雾化气体供给静电喷嘴组件16，只要它不会在干燥腔室内产生易燃环境。除此之外，图25A所示的干燥系统的操作与前面描述的相同。

参考图25B，示出了除粉末收集锥18a将粉末引导至传统旋风式分离器/滤袋壳体19a外，与上述干燥系统相似的另一替代实施例的干燥系统，其中干燥产品从下部出口19b排出，并且排放空气从上部排气端口管线165引导以通过冷凝器170、鼓风机168、干燥气体加热器169和干燥腔室11再循环。在图25C中，示出了与图25B所示的类似，但在旋风式分离器和滤袋壳体19a与干燥腔室11的上端之间具有细小粉末再循环管线19c的一个替代实施例的干燥系统。在旋风式分离器19a中分离的干燥细小颗粒通过细小粉末再循环管线19c再循环到干燥腔室11以产生具有细小颗粒聚集的粉末。同样，除此以外，系统以与前面描述的相同方式操作。

现在参考图25D，示出了流化床粉末干燥系统形式的另一替代实施例。粉末干燥系统再次具有圆柱形干燥腔室12，其具有同心设置在其中的非渗透性衬垫100和静电喷嘴组件16，其用于将带静电的液体颗粒引导到由衬垫100限定的有效加热区127中，如上所述。在这种情况下，锥形收集容器部分18b通过传统类型的流化床筛网分离器19c将来自干燥腔室12的粉末输送到收集腔室19b中。在本实施例中，类似于结合图11A的实施例所描述的那些的多个流化床圆柱形过滤器元件160b由上部横向板163b支撑，上部横向板163b在干燥腔室12的顶部附近限定排气室164b。在这种情况下的鼓风机168从排气室164b吸入空气，粉末和颗粒物质已从排气室164b中过滤出来，以引导通过冷凝器170和加热器169通过管线165，以用于重新引入底部收集腔室19b并通过干燥腔室12向上再循环。过滤器16b再次具有反向脉冲空气过滤器清洁装置167b，其类型如引用的美国专利8，876，928中所公开的，其具有相应的空气控制阀167c，以用于周期性地将加压空气引导到并通过过滤器16b，以清洁过滤器16b中聚集的粉末。

尽管上述实施例的非渗透性衬垫100优选地由柔性非导电材料（例如塑料）制成，但也可替代地由刚性塑料材料制成，如图3D所示。在这种情况下，可提供适当的非导电安装隔离件100d，以用于将衬垫以同心关系固定在干燥腔室12内。或者，如图3C所示，渗透性衬垫可部分地（例如一个直径侧）由允许空气流过衬垫以进行排气的渗透性过滤材料100b制成，以及部分地（例如相对的直径侧）由防止干燥颗粒吸入衬垫的非渗透材料100a制成。

作为另一替代实施例，如图15A所示，所示的喷雾干燥器系统可以容易地进行修改，以用于将熔化的气流（如蜡、硬蜡和甘油酯）喷雾冷却到冷气流中，以形成固化颗粒。与上述部分类似的部分已被赋予类似的标记。在喷雾冷却期间，具有略高于环境条件的熔点的原料被加热并放置在保持缸130中，在这种情况下的保持缸130被包裹在绝缘层130a中。使用泵132将原料通过进料管线131泵送至雾化喷嘴16。同样，使用压缩气体（如氮气150）雾化熔融原料。在喷雾冷却期间，熔融液体原料可能带静电，也可能不带静电。在后一种情况下，静电喷嘴组件的电极断电。

在喷雾冷却期间，雾化气体加热器152关闭，使得冷雾化气体输送到雾化喷嘴16。在喷雾冷却期间，干燥气体加热器169也被关闭，从而通过干燥气体管线165将已由除湿线圈170a冷却的干燥气体输送至干燥腔室12。当雾化液滴进入干燥气体区127时，它们凝固形成颗粒，其落入收集锥18并当气流排出以再循环时在收集腔室19中收集。可移除衬垫100同样有助于干燥腔室的清洁，因为它可以被移除和丢弃。绝缘气隙101防止干燥腔室12变得足够冷以在外表面上形成冷凝。

在执行本实施例的另一特征时，喷雾系统10可使用自动故障恢复系统操作，其允许系统在干燥腔室中发生瞬间电荷场击穿时继续操作，同时在发生持续电气击穿时提供报警信号。图27示出了用于在喷雾系统10中使用的电压发生器故障恢复方法的操作方法的流程图。所示的方法可以在控制器133（图15）内执行的程序或一组计算机可执行指令的形式操作。根据所示的实施例，图26所示的方法包括在300处致动或以其他方式启动液体泵以向喷洒器入口提供加压的流体供给。在302，执行电压供给装置是否激活的验证。在302处确定电压供给装置为未激活的情况下，在304处机器界面提供错误信息，并且在306处停用电压发生器和液体泵，直到已纠正可能已导致在302处确定的电压供给装置为未激活的故障为止。

当在302处确定电压供给装置为激活时，在308处在启动液体泵之前使用预定时间（例如5秒）的延迟，并且在310处在延迟到期后运行液体泵。在312处进行对短路或电弧的检查，同时在310处泵继续运行。当在312处检测到短路或电弧时，保持事件计数器和计时器，以确定是否在预定时间段（例如30秒）内检测到超过预定数量（例如5个）的短路或电弧。每次在312处检测到短路或电弧时，在314处确定这些检查。当在预定时间段内发生的短路或电弧少于预定的短路或电弧时，或者即使检测到单个短路或电弧，液体泵都在316处停止，产生电压的电压发生器在318处通过例如关闭和重新启动来重置，并且液体泵在308处延迟后在310处重新启动，使得系统可以修复导致火花或电弧的故障，并且系统可以继续操作。然而，如果在314处在预定时间段内发生超过预定数量的火花或电弧，则机器界面在320处生成错误消息，并且在306处通过停用电压发生器和液体泵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，这需要首先确定电压发生器的状态，并且在电压发生器尚未激活时不允许液体泵启动。为了实现这一点，在一个实施例中，在启动液体泵之前使用时间延迟，以允许电压发生器有足够的时间激活。然后启动液体泵，并且系统连续监测是否存在火花或电弧，例如，通过在泵操作时监测电压发生器汲取的电流。当检测到故障时，电压发生器将关闭，液体泵也将关闭，并且取决于故障的程度，系统将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以重新启动系统。

最后，在执行本实施例的另一方面时，喷雾干燥系统10具有控制装置，该控制装置使得通过静电喷嘴组件喷洒的液体的电荷能够周期性地变化，所述变化的方式能够诱导喷雾粒子的受控和选择性聚集，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，通过在高激活频率和低激活频率之间改变喷雾器激活的时间和频率（例如，通过使用脉冲宽度调制（PWM）喷洒器命令信号）来实现喷雾粒子的选择性或受控聚集，以产生不同尺寸的喷雾颗粒，这能导致不同程度的聚集。在另一实施例中，可通过调节施加给喷雾流体以使其带静电的电压水平来实现喷雾粒子的选择性或受控聚集。例如，可以在诸如0-30kv的范围内选择性地改变电压。可以预期，对于这种电压变化，施加给流体以使其带电的更高电压将起到大体减小液滴尺寸的作用，从而减少干燥时间，并且可以进一步诱导载体向液滴的外表面移动，从而改进包封。类似地，施加电压的减小可能倾向于增大液滴的尺寸，这可能有助于聚集，特别是在存在较小液滴或颗粒的情况下。

可选择性地影响喷雾颗粒聚集的其他考虑的实施例包括随时间选择性地改变或在高和低预定值之间脉冲改变系统的各种其他操作参数。在一个实施例中，可改变雾化气体压力、流体输送压力和雾化气体温度以控制或大体影响颗粒尺寸以及液滴的干燥时间。附加实施例可进一步包括改变雾化气体和/或干燥空气的其它参数，例如它们相应的绝对或相对水分含量、水活性、液滴或颗粒大小等。在一个特定预期实施例中，雾化气体和干燥空气的露点温度被主动控制，并且在另一实施例中，雾化气体和/或干燥空气的体积或质量气流也被主动控制。

图27示出了调节静电喷嘴中脉冲宽度的方法的流程图，以选择性地控制喷雾颗粒的聚集。根据一个实施例，在方法开始时，在322处启动电压发生器。在324处执行PWM控制是否激活或是否需要PWM控制的确定，该PWM控制将选择性地控制聚集。当不需要PWM或PWM未激活时，该方法在326处通过将电压发生器控制到电压设定点来控制系统，并且流体喷洒器正常操作。当需要PWM或PWM激活时，系统在预定周期和循环时间内在低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328处控制到低PWM设定点，并达低脉冲持续时间（在330处）来实现的。当低脉冲持续时间到期时，在332处系统切换到高PWM设定点，直到在334处高脉冲持续时间到期，并返回到324以确定是否需要进一步的PWM周期。虽然本文相对于图27所示的流程图讨论了PWM设定点的变化，但是应当理解，除了喷雾器PWM之外，或者代替喷雾器PWM，还可以调制其他参数。如上所述，可使用的其他参数包括施加到液体以使其带电的电压水平、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质量空气流量。

因此，在一个方面，通过改变喷雾器的喷洒时间来控制喷雾颗粒的聚集。在高频率下（即在高PWM下），喷雾器将更快地打开和关闭，从而产生更小的颗粒。在低频率下（即在低PWM下），喷雾器的打开和关闭速度将更慢，从而产生更大的颗粒。当较大和较小的粒子以交替层的形式通过干燥器时，一些粒子将物理地相互作用并结合在一起，而不管它们的排斥电荷如何，以通过合作产生聚集。较大和较小颗粒的具体尺寸，以及每单位时间内产生的每个颗粒尺寸的相应数量可由系统通过设置相应的高和低PWM设定点以及每个设定点的持续时间来控制，以适合每个特定应用。

根据另一特征，如上所述具有干燥腔室11和静电喷嘴组件16的多个粉末处理塔10可采用模块化设计，如图28和图29所示，其中粉末排放到公共输送系统340或类似系统上。在这种情况下，多个处理塔10围绕公共工作平台341彼此相邻地设置，该平台341可通过楼梯342到达顶部，并且在其端部具有控制面板和操作员界面344。在这种情况下的处理塔10各自包括多个静电喷嘴组件16。如图28所示，提供了八个大体相同的处理塔10，在这种情况下，其将粉末排放到公共粉末输送机340（例如螺旋进料、气动或其他粉末输送装置）上并输送到收集容器。

已经发现这种模块化处理系统具有许多重要的优点。首先，它是可扩展的处理系统，其可以根据用户的需求使用通用部件（即大体相同的处理粉末处理塔10）进行定制。该系统还可以很容易地通过附加模块进行扩展，如图30所示。与标准的较大生产喷雾干燥器系统相比，使用这种模块化布置的处理塔10还能够以较小的建筑高度要求（15-20英尺）处理更多数量的粉末，而标准的较大生产喷雾干燥器系统的高度为40英尺或更高，并且需要特殊的建筑布局来安装。模块化设计进一步允许隔离和维护系统的各个处理塔，而不会中断其他模块的操作，以便在处理期间进行维护。模块化布置还使得系统能够根据特定的用户生产需求进行能源使用的缩放。例如，一个处理需求可以使用五个模块，而另一批次只使用三个模块。

参考图31至图33，示出了一个替代实施例的粉末收集系统350，其被配置成保护成品免受因暴露于湿气、热和/或氧气而引起的损坏。更具体地，粉末收集系统350配备有气体覆盖系统，该气体覆盖系统用于避免成品粉末暴露于与干燥过程相关的充满水分的气体、热和氧气中。如图31所示，并且类似于例如图12的实施例，本实施例的粉末收集系统350包括具有开放上端的收集容器352，其布置在粉末收集锥354的底部，其又从分离室356的下端悬垂。分离室356与干燥腔室358连通。干燥气体和粉末（大体上由图31中的箭头359所示）从干燥腔室358进入分离室356，如图31所示。分离室356还与废气出口360连通，当粉末落入收集锥354时，充满水分的干燥气体通过废气出口360离开分离室356。在这种情况下，收集容器352被配置为可移除的容器，其可通过夹362可拆卸地固定到粉末收集锥354的开放下端。

为了便于将覆盖气体引入收集容器352，在收集容器352的上端设置有适配器364。在所示实施例中，适配器364包括橡胶密封件366，该橡胶密封件366与收集容器352的上边缘368接合，如图32所示。适配器364包围收集容器352的上端，并限定中心通道370，干燥成品可通过该通道370从粉末收集锥354进入收集容器352。在这种情况下，适配器364还限定夹持在将收集容器352固定至粉末收集锥354的夹362中的凸缘372。在适配器364的侧壁中提供了与收集容器352内部连通的覆盖气体入口孔374。该孔374可连接到覆盖气体供给装置，使得覆盖气体可导入收集容器352的内部。覆盖气体可以是任何合适的气体，并且优选地是冷却的，并且不含大量的水分或氧气。氮气是合适的覆盖气体的一个示例，但可以使用其他气体或气体混合物。

图33中示出了一个示例性覆盖气体供给系统378，该系统378可用于将覆盖气体引导至入口孔374，并因此进入收集容器352。所示的覆盖气体供给系统378包括覆盖气体供给装置380，其可以是加压储存缸，其通过气体供给管线382与入口孔374连通。为了控制覆盖气体的流量，可调节流量控制装置384（例如流量计或转子流量计）可设置在气体供给管线382中。流量控制装置384可被配置为可由喷雾干燥器系统的操作员手动调节，或可基于例如从控制器接收的信号自动调节。为了防止收集容器352和/或气体供给管线382的过压，可以在流量控制装置384和收集容器352之间的气体供给管线中设置减压阀386。

在操作中，材料在干燥腔室358中进行喷雾干燥，并向下落入分离室356，然后通过重力和气流进入收集锥354。下落的成品随后在收集容器352中收集。覆盖气体通过入口孔374引入收集容器352，并覆盖在收集容器352中下落的产品（参考图32中的388）和沉降的产品（参考图32中的390）。覆盖气体对收集容器352和适配器364稍微加压，其防止排放的干燥气体进入收集容器352并使成品暴露于湿气、热和/或氧气的有害影响。多余的覆盖气体向上通过粉末收集锥354进入分离室356，与干燥器排放气体混合，并通过排气出口360离开干燥腔室。可设置流量控制装置384，以使得足够的覆盖气体流导入收集容器352，以保护成品粉末免受来自干燥腔室358和分离室356的热、湿气和氧气的损害。但是，覆盖气流应保持在成品粉末流化和空气传播的水平以下。还应设置覆盖气流，以便不会将收集容器352加压到防止干燥产品向下落入收集容器352的程度。需要时，可将收集容器352从收集锥354上分离，以去除成品。进行此操作时，可将诸如传统盖或盖子之类的闭合装置放置在收集容器352的开放上端的上方，以防止产品暴露于可能含有湿气和氧气的环境空气中。

图34和图35示出了被配置为喷雾冷却系统400的另一实施例的喷雾干燥器，其用于对熔融流（例如在环境条件下或接近环境条件下为固体的蜡和聚合物）进行喷雾冷却。图34和图35的喷雾冷却系统400被配置成将熔融原料排放到喷雾干燥器的干燥腔室12中的冷气流中以便形成固体颗粒。图34和图35的喷雾冷却系统400与图15A的实施例具有一些相似性，并且与上述那些相似的部分给出了相似的标记。

根据本实施例的一个重要方面，图34和图35的喷雾冷却系统400使用脉冲喷嘴组件402将熔融材料排放到干燥腔室12中。更具体地，脉冲喷嘴组件402被配置为产生在通流和断流条件之间交替的脉冲流。图35中示出了示例性实施例的适当的脉冲式喷嘴组件402的剖面图。图35中的喷嘴组件402是电致动的，并且包括喷嘴主体404，喷嘴主体404具有限定了固定在其下游端的排放孔407的喷头406，以及设置在螺线管线圈410中的金属柱塞408。螺线管线圈410通过电线适当地耦合到外部电源，在这种情况下，电线包含在从喷嘴主体404延伸的适当导管412中。以已知方式，螺线管线圈410的电致动可有效地克服闭合弹簧414的偏置力将阀柱塞408移动到喷头打开位置。当处于打开位置时，通过喷嘴主体404的入口端口416进入的熔融材料能够通过喷嘴主体404并通过喷头406从喷嘴排出。当螺线管线圈410停用时，闭合弹簧414将阀柱塞408移动到喷头闭合位置，该位置阻止熔融材料流出喷头406。这种电致动喷嘴组件可在打开和闭合位置之间高速循环，以间歇排出熔融流。

加热所示的喷嘴组件402，以便帮助保持熔融进料的所需高温，直至材料从喷头406排出。此外，所示的喷嘴组件402被配置成使得喷头406可以从喷嘴主体404上移除并与另一类似或不同配置的喷头互换。喷嘴组件402的喷头406优选地被配置成产生扇形排放图案，这有助于防止粒子在被喷雾冷却时发生碰撞。然而，取决于应用、原料物理性质和化学或形态要求，可使用全锥或空心锥排放图案。如果使用扇形图案，则可以使用多个喷嘴，这些喷嘴的布置使得扇形图案的笔直部分彼此平行。通过这种布置，每个单独喷嘴的开/关功能可与相邻喷嘴同步，以便帮助防止液滴碰撞。在喷嘴主体404上交换喷头406的能力可以允许喷嘴组件402产生不同的喷洒角度和液滴尺寸，这取决于例如所使用的应用和/或原料材料。在所示实施例中，喷嘴主体404和喷头406被配置为产生熔融材料的液压雾化。在其它实施例中，脉冲喷嘴组件402可被配置为提供熔融流的空气雾化。

脉冲喷嘴组件402可以是商业上已知的类型，例如本申请的受让人喷洒系统公司（Spraying Systems）公司以PulsaJet商标提供的类型。图示的喷嘴组件402的各种部件及其操作模式类似于美国专利号7，086，613中描述的部件及其操作模式，其公开内容通过引用并入本文。或者，可以使用能够产生脉冲喷雾作用的任何喷嘴组件，其被配置为停止来自喷嘴的流量，然后在流量再次开始时立即向喷头输送全压。

如图15A的实施例所示，在喷雾冷却操作期间，输送至干燥腔室12的干燥气体例如通过除湿线圈冷却。当从脉冲喷嘴组件402排出的雾化液滴进入干燥气体区127时，它们凝固形成颗粒，这些颗粒落入收集锥18中，并在气流排放以进行再循环时收集在收集腔室19中。可移除衬垫100同样有助于干燥腔室的清洁，因为它可以被移除和丢弃。可提供绝缘气隙101以防止干燥腔室12变得足够冷以在外表面上形成冷凝。

为了确保熔融进料保持在所需温度，直至其被排放到喷雾干燥器中，喷雾冷却系统400可被配置有加热循环回路，例如，其可使供给喷嘴组件402的熔融原料保持在所需的升高温度。图34示出了这种再循环回路的一个实施。图示的再循环回路包括储存熔融材料的加热液体保持缸420。保持缸420通过与喷嘴组件402的入口端口416连通的供给管线422和与喷嘴组件的再循环端口426连通的再循环管线424两者连接到喷嘴组件402（图34中示意性地示出）。布置在喷嘴组件402附近的供给管线422中的温度传感器428与保持缸420中的加热器430连通并控制加热器430，使得熔融材料保持在所需温度，例如，刚好高于熔点。将熔融材料保持在略高于熔融温度的温度可减少所需的热传递量，以便将熔融材料液滴转化为干燥腔室12中的颗粒，从而有助于确保液滴尽快固化。

高流量会摧毁干燥气体的载热能力，从而导致不适当的液滴形成。喷嘴组件402产生的脉冲作用消除了高流量，并允许熔融材料的全压输送，这有助于确保正确的液滴形成。此外，喷嘴组件402的脉冲排放防止熔融材料的过度和不足排放，这也可导致液滴形成的劣化。

为了将熔融材料从保持缸420移动到喷嘴组件402，在供给管线422中设置了泵432。在这种情况下，泵432由变速驱动器434驱动，该驱动器434允许调节泵432输送的压力。也可以使用泵432的其他可调节驱动装置。布置在喷嘴组件402附近的供给管线422中的压力传感器436监测熔融材料的压力，并且该信息被输送到变速驱动器434，并且可用于确保泵432以恒定压力向喷嘴组件供给熔融材料。加热再循环回路允许精确控制熔融材料的温度直至喷嘴组件，其包括确保熔融材料即使在喷雾操作中断时仍保持在所需温度。在这种情况下，加热再循环回路可确保熔融材料在恢复喷洒后立即达到最佳系统性能所需的温度。

参考附图的图36，示出了喷雾干燥系统500的另一实施例。与例如图1的实施例类似，图36的喷雾干燥系统500包括直立的圆柱形干燥腔室502，具有液体喷嘴组件506和干燥气体入口508的顶部封闭布置504和包括支撑在干燥腔室502底部的粉末收集容器512的底部封闭布置510。图37至图39更详细地示出图36的实施例的粉末收集容器512。代替使用单独的过滤器布置从干燥气体排气流中过滤出干燥粉末颗粒，图37至图39的粉末收集容器利用过滤收集袋514，从干燥腔室502落下的干燥粉末成品可以捕获在过滤收集袋514内。该收集袋514可通过捕获可能会在分离的过滤器部件中丢失的成品粉末来增加来自喷雾干燥器系统500的产品产量。在所示的实施例中，过滤收集袋514具有由过滤材料制成的侧壁516和底壁518（参见图39）。收集袋514的侧壁516和底壁518共同限定内部收集区520，内部收集区520在其上端522开放以便能够与干燥腔室502连通。侧壁516和底壁518的过滤材料可以被配置成使得当干燥气体通过过滤材料经由干燥气体排气出口524（参见图36）从收集袋514的内部收集区域520抽出时，夹带在干燥气体中的干燥粉末颗粒被捕获在过滤材料中。就此而言，图15的废气再循环系统可与图36的喷雾干燥器系统500一起使用。

在所示实施例中，过滤袋514支撑在环形环526上，环形环526又通过粉末收集容器512的侧壁528支撑。更具体地说，在这种情况下，过滤袋514通过布置在过滤器收集袋514和环形环526之间的充气密封件530固定在适当位置。为了从粉末收集容器512中取出过滤袋514以便排空，粉末收集容器512的下部532可通过螺钉533移除，并且密封件530放气，以使得过滤收集袋514可与环形环526分离。当更换空的过滤收集袋514或安装新的收集袋时，收集袋514的上部放置在环形环526内，并且密封件530充气，以使得收集袋紧靠例如来自上面的干燥腔室502的管，该管与收集袋的内径紧密匹配。在这种情况下，在收集容器512上提供了空气入口534以用于使密封件530充气。一旦收集袋514被固定，则可以使用螺钉533重新附接收集容器512的下部。

为了便于清洁和从干燥腔室502中取出干燥粉末，可在干燥腔室502的侧壁542上设置刮板布置540，如图40和图41所示。在图示的实施例中，刮板布置540可包括布置在干燥腔室502的侧壁542的外表面546上的手柄部分544和布置在干燥腔室502的侧壁542的内表面550上的刮板部分548，如图41所示。根据一个实施例，手柄部分544和刮板部分548中的一个或两个可以被配置为磁体。在某种程度上，刮板布置540的部件中只有一个是磁体，另一个部件可以由吸引到磁体部件的磁性材料制成。在手柄部分544和刮板部分548两者都是磁体的情况下，磁体的磁极的布置应当布置成使得手柄部分544和刮板部分548彼此吸引。此外，干燥腔室502的侧壁542可以被配置成使得由一个或多个磁体产生的磁场可以通过侧壁542并对另一部件施加拉力。例如，干燥腔室502的侧壁542可以由玻璃制成。这样，手柄部分544沿着干燥腔室502的侧壁542的外表面546的移动（例如通过操作员的手动操作）将导致刮板部分548沿着侧壁542的内表面546相应地移动。刮板部分548的该移动可帮助排出粘附在干燥腔室502的侧壁542的内表面550上的干燥粉末，从而允许干燥粉末随后落入粉末收集容器512中，并捕获在例如粉末收集袋514中。在图示实施例中，手柄部分544和刮板部分548具有大体矩形配置，但是，也可以使用其他配置。

为了从与喷雾干燥器系统500相关联的流动气流中过滤颗粒材料，可在干燥气体入口508和出口管线524中的一个或两个（图36示出了入口和出口）提供带有HEPA过滤器562的过滤器壳体组件560。图15的干燥气体入口和出口示出为由再循环管线165连接，再循环管线165是气体再循环系统的一部分，其可用于图36的喷雾干燥器系统。根据一个实施例，带有HEPA过滤器562的过滤器壳体组件560可靠近干燥气体入口和出口中的一个或两个设置在该再循环管线165中。图42和图43示出了带有HEPA过滤器562的过滤器壳体组件560的示例性实施例（过滤器562仅在图43中示出）。HEPA过滤器562可被配置为冰球式（hockeypuck style）过滤器元件，例如由伊利诺伊州伊塔斯卡的索罗贝格制造公司（SoldbergManufacturing）销售的。更具体地说，如图43所示，HEPA过滤器562可包括具有波纹结构的过滤器元件564，其保持在圆柱形过滤器滤芯566内。过滤器滤芯566可包括过滤器主体568，其一端具有横向延伸的滤芯主体凸缘570。这种类型的过滤器元件564和过滤器滤芯566在美国专利5，178，760中公开，其公开内容通过引用并入本文。

如图42所示，所示的过滤器壳体组件560包括壳体主体572，其两端带有夹574、576，其可用于将过滤器壳体组件560附接到适当的管道上。在这种情况下，壳体主体572在第一端578处具有相对较大的直径，在第二端580处具有相对较小的直径，但是壳体主体572可以具有其他配置。如图43所示，壳体主体572在第一端578和第二端580中的每一端还包括向外延伸的逐渐变细的凸缘582、584。逐渐变细的凸缘582、584中的每一个通过夹574、576中相应一个上的配合表面接合。为了帮助将过滤器壳体组件密封到相邻管道，垫圈586、588也设置在壳体主体572的第一端578和第二端580处。当HEPA过滤器562组装在壳体主体572中时，在这种情况下，滤芯主体凸缘570位于壳体主体的第一端中的环形凹口或凹槽590中，并且过滤器滤芯566的主体568紧靠壳体主体的内表面。在所示的布置中，冰球式过滤器夹在卫生凸缘连接件之间。虽然过滤器壳体组件560和HEPA过滤器562在关于喷雾干燥器系统的气体入口和出口被描述和示出，但是过滤器壳体组件和HEPA过滤器可适用于涉及气流的其它应用。

综上所述，可以看出提供了一种更高效和更通用的喷雾干燥器系统。由于提高了干燥效率，所以喷雾干燥器系统可以具有更小的尺寸和更经济的使用。静电喷雾器系统还可有效地在不会交叉污染的情况下干燥不同批次的产品，并且对于特定的喷雾应用在尺寸和处理技术上都易于修改。喷雾干燥器系统还不容易受到电气故障和干燥腔室环境中细小粉末的危险爆炸的影响。该系统还可选择性地操作以形成颗粒，所述颗粒聚集成以更好地促进其后续使用的形式。该系统还具有排气过滤系统，其用于更有效且高效地从排出干燥器的干燥气体中去除空气中的颗粒物质，并且该系统包括用于去除可能妨碍操作并且需要昂贵的维护的过滤器上的干燥颗粒物质堆积的自动装置。此外，该系统可配备有气体覆盖系统，以保护收集的成品免受来自干燥腔室的充满水分的气体、热和氧气的影响。然而，该系统结构相对简单，并有利于经济生产。

Claims (20)

1.一种静电喷雾干燥系统，其用于将液体干燥成粉末状，包括：

细长结构主体，其支撑在直立位置；

封闭布置，其位于所述细长主体的相对上端和下端，以用于在所述细长主体内形成干燥腔室；

静电喷嘴组件，其支撑在所述上部封闭布置中；

所述静电喷嘴组件包括喷嘴主体，所述喷嘴主体在其下游端具有排放喷头，其用于将液体导入所述干燥腔室；

所述静电喷嘴组件具有用于耦合到要排放到所述干燥腔室中的液体供给的液体入口和用于耦合到电源的电极，其用于使通过所述喷嘴组件的液体带电，以便作为细小液体颗粒从所述排放喷头排放到所述干燥腔室中；

所述上部封闭布置具有干燥气体入口，其用于将干燥气体导入所述干燥腔室，以便将排出的所述细小液体颗粒干燥成粉末，

所述下部封闭布置具有干燥气体出口，从所述干燥腔室排出的干燥气体被引导通过所述干燥气体出口；

所述下部封闭布置具有粉末收集容器，其用于接收来自所述干燥腔室的干燥粉末；

过滤收集袋，其安装在由过滤材料制成的所述粉末收集容器内，并且具有与所述干燥腔室连通的向上开放侧，其用于在干燥气体被引导到并通过所述干燥气体出口之前从所述干燥腔室接收、捕获并收集所述干燥粉末；以及

所述过滤收集袋可移除地支撑在所述粉末收集容器内，以便能够移除和分配在所述过滤收集袋中收集的干燥粉末，并在所述粉末收集容器内更换以供再次使用。

2.根据权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述静电喷嘴组件具有雾化气体入口，其用于耦合到加压气体供给装置，以用于将加压雾化气体引导通过所述喷嘴主体，以用于雾化从所述排放喷嘴组件排出的带静电的液体。

3.根据权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述粉末收集容器的至少一部分可移除以便能够移除和更换所述过滤收集袋。

4.根据权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，包括支撑在所述粉末收集容器的上端的环形支撑环，所述过滤收集袋可移除地支撑在其上。

5.根据权利要求4所述的静电喷雾干燥系统，包括可充气密封件，其可充气以用于将所述过滤收集袋固定到所述环形支撑环上，并且可放气以用于允许从所述支撑环上移除过滤器元件袋。

6.根据权利要求5所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述粉末收集容器具有与所述可充气密封件连通的气体入口。

7.根据权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述干燥气体出口连接至再循环管线，干燥气体通过所述再循环管线再循环至所述干燥气体入口以在所述干燥腔室中再次使用。

8.根据权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述干燥气体出口包括HEPA过滤器，其用于在引导通过所述干燥气体出口时过滤来自所述干燥气体的残余粉末。

9.根据权利要求8所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述干燥气体入口包括HEPA过滤器，其用于过滤导入所述干燥腔室的干燥气体，并且所述HEPA过滤器各自包括壳体和设置在过滤器滤芯内的冰球式配置的HEPA过滤器元件。

10.根据权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述粉末收集容器具有与所述细长结构主体的外周相对应的周向占地面积。

11.根据权利要求1所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述细长主体具有限定所述干燥腔室的圆柱形侧壁、用于移除堆积在所述干燥腔室的所述圆柱形壁上的残余粉末的刮板布置，所述刮板布置包括设置在所述圆柱形壁的内表面上的刮板刮片和设置在所述圆柱形壁的外侧上的可移动驱动器构件，并且所述刮板和驱动器构件中的一个具有磁体，以用于在所述驱动器构件和所述刮板刮片之间产生磁吸引力，以用于允许所述刮板刮片随着所述驱动器构件围绕所述圆柱形壁的外侧的移动而围绕所述圆柱形壁的所述内表面移动。

12.一种静电喷雾干燥系统，其用于将液体干燥成粉末状，包括：

细长结构主体，其支撑在直立位置；

封闭布置，其位于所述细长主体的相对上端和下端，以用于在所述细长主体内形成干燥腔室；

静电喷嘴组件，其支撑在所述上部封闭布置中；

所述静电喷嘴组件包括喷嘴主体，所述喷嘴主体在其下游端具有排放喷头，其用于将液体导入所述干燥腔室；

所述静电喷嘴组件具有用于耦合到要排放到所述干燥腔室中的液体供给的液体入口和用于耦合到电源的电极，其用于使通过所述喷嘴组件的液体带电，以便作为细小液体颗粒从所述排放喷头排放到所述干燥腔室中；

所述上部封闭布置具有干燥气体入口，其用于将干燥气体导入所述干燥腔室，以便将排出的所述细小液体颗粒干燥成粉末，

所述下部封闭布置具有干燥气体出口，从所述干燥腔室排出的干燥气体被引导通过所述干燥气体出口；

所述下部封闭布置具有粉末收集容器，其用于接收来自所述干燥腔室的干燥粉末；以及

所述细长主体具有限定所述干燥腔室的圆柱形侧壁、用于移除堆积在所述干燥腔室的所述圆柱形壁上的残余粉末的刮板布置，所述刮板布置包括设置在所述圆柱形壁的内表面上的刮板刮片和设置在所述圆柱形壁的外侧上的可移动驱动器构件，并且所述刮板和驱动器构件中的一个具有磁体，以用于在所述驱动器构件和所述刮板刮片之间产生磁吸引力，以用于允许所述刮板刮片随着所述驱动器构件围绕所述圆柱形壁的外侧的移动而围绕所述圆柱形壁的所述内表面移动。

13.根据权利要求12所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述刮板和可移动驱动器构件中的一个包括磁性部件，并且所述刮板和可移动驱动器中的另一个由吸引到另一个的所述磁性部件的材料制成。

14.根据权利要求12所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述可移动构件包括相应的磁性部件，并且所述磁性部件具有相反的极性以便相互吸引。

15.根据权利要求22所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述磁体的磁场穿过所述干燥腔室的所述圆柱形侧壁。

16.根据权利要求15所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述干燥腔室侧壁由玻璃制成。

17.根据权利要求12所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述驱动器构件包括手柄部分，使得所述手柄部分的所述驱动器构件的手动操作员移动导致所述刮板沿着所述侧壁的所述内表面的相应移动。

18.根据权利要求12所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述刮板和驱动器构件各自具有细长结构。

19.根据权利要求17所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述粉末收集容器的至少一部分可移除以便能够移除和更换所述过滤收集袋，并且环形支撑环支撑在所述粉末收集容器的上端，所述过滤收集袋可移除地支撑在其上。

20.根据权利要求19所述的静电喷雾干燥系统，其中，所述粉末收集容器具有与所述细长结构主体的外周相对应的周向占地面积。

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