CN1269266A - 具有用于旋转雾化器的改进喷口的雾化轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于耐磨旋转雾化器的改进的喷口以及包括所述改进喷口的一雾化轮;所述雾化轮和喷口具有与现有技术中所述的相同甚至更好的耐磨性,但同时喷口改进成可以提供具有非常窄的颗粒尺寸分布的微球颗粒。本发明的喷口包括耐磨烧结材料并具有竖直槽形状的一流动槽。所述竖直槽可以是均匀圆形的。当这些改进的喷口用于喷雾干燥悬浮物时,使用圆柱形流动槽时可以得到具有窄尺寸分布的微球颗粒。

Description

具有用于旋转雾化器的改进喷口的雾化轮
本发明涉及一种用于耐磨旋转雾化器的改进的喷口以及包含所述改进喷口的雾化轮。所述耐磨旋转雾化器在Niro的专利US 3,454,226，US 4,121,770和US 4,684,065中描述。
上述专利描述了用于雾化高磨损材料粉末的雾化轮，包括一轮毂以及限定与同轴环绕所述轮毂的一基本为碗形横截面的环形腔的一主要为圆柱形的外壁，多个基本水平和径向的喷射孔分布在所述外壁的周边上。
在操作中供给的粉末以雾化的形式通过所述喷射孔向外喷射进入一围绕干燥腔中，其中由雾化形成的精细颗粒得到干燥，这样固体成分做为精细粉末向下落至干燥腔底部。
US 3,454,226描述了由耐磨烧结材料构成的一喷口设置在每个所述孔中相对于所述外壁松配合，所述喷口伸入所述环形腔中。使用耐磨材料用于喷口是必要的，因为当雾化包含硬材料的固体颗粒悬浮物时，由于离心力引起的以雾化轮排出的排出物的非常的速度会引起很强烈的磨损。在US 4,684,065中US 3,454,226的喷口由一喷口组件代替，喷口组件包括由耐磨烧结材料制成的一衬套，由相对于所述外壁松配合的可替换的钢衬套设置在孔中。喷口组件由柔性密封环保持到位，它还能防止液体渗入孔壁和喷口组件之间的间隙中。一平凹座形成在面向设置在其中的衬套的套筒内侧中。所述平凹座在套筒轴向在每一侧上延伸。这种设计的优点在于在旋转时当雾化轮不可避免地弯曲时，套筒会变形，而不会使设置在其中的脆性陶瓷衬套破裂。在上述专利中所述的喷口和可买到的喷口具有基本为圆柱形的流动槽，但在US 3,454,226的图4中示出了一具有正方形横截面的喷口。在现有技术中描述的特定设计提供了具有高耐磨性和长工作寿命的雾化轮和喷口。本发明的雾化轮和喷口具有与现有技术中所述的相同甚至更好的耐磨性，但同时喷口改进成可以提供具有非常窄的颗粒尺寸分布的微球颗粒。
本发明的喷口是一种旋转雾化器的喷口，包括一耐磨烧结材料和一具有竖直槽形状的流动槽。当这些改进的喷口用于喷雾干燥悬浮物时，使用圆柱形流动槽时可以得到具有窄尺寸分布的微球颗粒。
在此说明书的上下文中，术语“耐磨烧结材料”意味着材料中的硬颗粒稳固地相互连接，而不论是否这种相互连接受将颗粒表面固接在一起或将颗粒嵌入某些基本物质中的影响，例如用于制造碳化钨。术语“竖直槽”是指其中水平轴比竖直轴短的一槽。
为了确保流动稳定性，最好喷口的流动槽具有均匀圆形槽的形状。术语“均匀圆形”是指垂直于流动方向的槽的横截面具有圆角。在流动槽的入口最好有大的曲率半径，以确保流动稳定性。流动槽可以是锥形的。
对入口而言，当水平曲率半径大于竖直曲率半径时，喷口提供了沿流动槽壁的优化的流体分布组合，这导致了均匀一致的雾化量及优化的流动能力，从而产生低粘性滞后和入口湍流。在此水平曲率半径和竖直曲率半径如下限定。当使用x表示沿槽短轴的方向时，y沿流动槽向下而z为竖直，即沿槽的长轴。为了产生具有水平曲率半径的表面，在具有rh半径的xy(水平)面中必须形成一90°的弧。为了产生具有竖直曲率半径的旋转表面，此90°的弧设置在具有rv半径的yz(竖直)平面中。但是，因为槽端部是圆形的，此弧不沿x压出，而是绕槽端部的半圆形的中心线转动。
槽高的优化尺寸(竖直轴)由所需的颗粒尺寸改进和雾化轮的尺寸限制确定。优化的槽宽(水平轴)可以选择成同Niro专利中所述的现有技术喷口中的流动槽具有几乎相同的横截面。
当使用本发明的喷口时，不需要使用带有一金属套筒的两件式喷口。完全由耐磨烧结材料制成的整体喷口可以经受旋转力和壁弯曲，只要在喷口和喷射孔之间使用柔性密封环。所述密封环在US 4,684,065中描述。进一步的细节在此专利申请中做为参考。
当然，本发明的喷口也可以是两件式喷口组件，包括具有均匀圆竖直槽形状的一流动槽的衬有耐磨烧结材料衬套的一金属套筒。套筒合适的金属包括(不锈)钢，镍合金如耐蚀镍基合金，钛、钽、锆等。所述钢套筒可以进一步设有一平凹座，以避免由于高转动力使钢套筒变形时使耐磨烧结衬套材料断裂。在此实施例中还可以使用柔性密封圈。
在本发明进一步的实施例中，喷口设有紧靠在喷射孔中具有相对应形状的指向相反的台肩的一指向外的台肩。在雾化粉末时，喷口会经受磨损，随着时间的推移此磨损会更严重。但此磨损限制在特定区域中。在此实施例中，当喷口逐渐磨损时它会绕流动槽轴线转动，以增大其工作寿命。
本发明还针对一种用于雾化高磨损材料的粉末的雾化轮，包括一轮毂以及限定与同轴环绕所述轮毂的一基本为碗形横截面的环形腔的一主要为圆柱形的外壁，多个基本水平和径向的喷射孔分布在所述外壁的周边上，由耐磨烧结材料构成的一喷口设置在每个所述孔中相对于所述外壁松配合，所述喷口伸入所述环形腔中并具有一竖直槽形状的流动槽。为了确保流动稳定性，最好喷口的流动槽具有均匀圆形竖直槽的形状。
所述雾化轮可以设有完全由耐磨烧结材料制成的整体喷口或包括衬有耐磨烧结衬套的一金属套筒的两件式喷口。此外，喷口设有紧靠在喷射孔中相对应形状的指向相反的台肩的一指向外的台肩。
下面参照附图进一步解释本发明，其中：
图1是本发明一实施例的带有喷口的雾化轮的一局部剖视图，
图2是本发明另一实施例的带有喷口的雾化轮的一局部剖视图，
图3是现有技术的喷口中的流动槽的一三维示意图，
图4是本发明喷口中的流动槽的一三维示意图，
图5示出具有小于38微米直径的产品百分比相对于具有大于150微米的产品百分比的一图表。
图1中所示的雾化轮包括一环形腔2，环形腔2具有一设有中心轮毂1的基本为碗形的横截面，一基本为圆柱形的外壁3以及一盖5。在盖5中一孔6同心绕轮毂1设置，通过它要雾化的粉末供给雾化轮。
沿雾化轮的外壁3的周边设有多个喷射孔，通过喷射孔在操作过程中供给的粉末以雾化形式向外喷入一围绕的干燥腔中，在此腔中由雾化形成的精细颗粒得以干燥，这样其固体成分做为精细粉末向下落入干燥腔底部。为了防止在雾化轮上产生磨损，其由一种抗磨损烧结材料制成的喷口7插入各个喷射孔中。
图2所示的雾化轮包括一设有中心轮毂1具有基本为碗形横截面的环形腔2，一基本为圆柱形的外壁3，一底部4以及一盖5。在盖5中一孔6绕轮毂1同心设置，由此要雾化的粉末供给雾化轮。沿雾化轮的外壁3的周边设有多个喷射孔，由喷射孔在操作过程中供给的粉末以雾化形式向外喷射进入周围的环形腔中，在其中由雾化形成的精细颗粒得到干燥，这样其固体成分做为精细粉末向下落至干燥腔的底部。为了防止雾化轮本身上的磨损，包括具有耐磨衬套9的套筒8的喷口7插入各个喷射孔中。套筒8由钢制成并设有一向外的台肩10，台肩10紧靠一在喷射孔中形状对应的、指向相反的台肩11。如前所述，套筒8松配合在孔中，并且为了防止颗粒渗入以此设置的间隙中，由设置在壁3内表面附近的一密封圈12密封在外壁3上。
为了允许套筒的弹性变形而不将过大的应力传递给陶瓷衬套9，套筒8设有一在其内表面面向衬套的平凹部13。在所示的实施例中，凹部13从密封环12的凹部之下延伸并接近套筒8的内端，即基本覆盖在最坏的情况下暴露给应力的套筒的那部分，此应力如果直接传递给陶瓷衬套则会损坏衬套。
在图3中示出现有技术喷口中的流动槽的一三维示意图。所述常规喷口具有一基本为圆柱形形状。
在图4中示出本发明喷口中的流动槽的一三维示意图。本发明的喷口具有均匀圆形竖直槽形状的流动槽。
在图5中提供了一图表，其中示出了当使用本发明的雾化轮和喷口喷雾干燥一粉末时取得了一较小的颗料尺寸分布。图表示出了在大于150微米的产品恒定百分比下得到的具有小于38微米的颗粒尺寸的产品的绝对量减小约2％。这样总计使颗粒尺寸分布变窄了10～20％。

Claims (13)

1.一种旋转雾化器的喷口，包括一耐磨烧结材料和一具有竖直槽形状的流动槽。
2.如权利要求1所述的喷口，其特征在于，喷口的流动槽具有均匀圆形竖直槽的形状。
3.如权利要求1或2所述的喷口，包括一其上施加有大曲率半径的入口，其特征在于，水平曲率半径大于竖直曲率半径。
4.如权利要求1至3中任一项所述的喷口，设有一指向外的台肩。
5.如权利要求1至4中任一项所述的喷口，是由耐磨烧结材料制成的一整块部件。
6.如权利要求1至4中任一项所述的喷口，包括具有均匀圆竖直槽形状的一流动槽的衬有耐磨烧结材料衬套的一钢套筒。
7.一种用于雾化高磨损材料的粉末的雾化轮，包括一轮毂以及限定与同轴环绕所述轮毂的一基本为碗形横截面的环形腔的一主要为圆柱形的外壁，多个基本水平和径向的喷射孔分布在所述外壁的周边上，由耐磨烧结材料构成的一喷口设置在每个所述孔中相对于所述外壁松配合，所述喷口伸入所述环形腔中并具有一竖直槽形状的流动槽。
8.如权利要求7所述的雾化轮，其特征在于喷口的流动槽具有均匀圆形竖直槽的形状。
9.如权利要求7至8中任一项所述的雾化轮，包括一喷口，喷口包括其上施加有大曲率半径的一入口，其特征在于，水平曲率半径大于竖直曲率半径。
10.如权利要求7至9中任一项所述的雾化轮，其特征在于，喷口是由耐磨烧结材料制成的一整块部件，此喷口由一柔性密封环在每个孔中密封。
11.如权利要求7至9中任一项所述的雾化轮，其特征在于，喷口设有紧靠在喷射孔中形状相对应的指向相反的台肩的一指向外的台肩。
12.如权利要求7至9中任一项所述的雾化轮，其特征在于，喷口包括一金属套筒，套筒衬有由耐磨烧结材料制成的一衬套，衬套具有竖直槽形状的一流动槽。
13.如权利要求12所述的雾化轮，其特征在于，衬套的流动槽具有均匀圆形竖直槽的形状。
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