CN1285403C - 用于从流化床容积式计量发放小量粉末的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于发放小量粉末的流化床。该流化床采用了多孔壳体，以允许流体透过外周壁喷射和排出，从而显著提高了流化床的操作性能，包括显著减少了粉末向壁上的粘着，特别是在用于C类尺寸的小颗粒时。在本发明的一个方面，流化床壳体绕其纵向轴线旋转，该纵向轴线可以定向在任何适宜的角度。一种用于改变流化床容积的系统被描述，该系统与流化床中的喷嘴组合使用，以恒定地搅动粉末并防止粉末粘着在壳体的壁上。

Description

用于从流化床容积式计量发放小量粉末的设备
技术领域
本发明涉及一种利用容积式计量装置从流化床计量发放小量粉末的设备。
背景技术
在包括化学工程和制药工艺过程在内的各种工艺过程中，经常需要精确地计量给定量的粉末。在计量的量较大时，这一点相对容易实现。然而，在所需的量非常小时，如果同时要求高精度，则这一点非常难以实现。此外，如果采用非常精细的粉末，则强的颗粒间力将导致颗粒结块，从而更难精确地计量。
肺部给药是一种新式药物投放方法，其具有许多优点。其提供了针对呼吸系统和肺部疾病的直接且快速的局部处理。其具有较少的首过GI(肠胃)代谢，并且可以向心脏和脑部提供目标给药。药物例如肽类药物可以通过肺管而实现系统给药。肺部给药还使得低溶性药物可被使用。抗生素，甚至是疫苗，也可以通过这种方式投放。与口腔摄入相比，肺部给药可以实现快速且更高效的吸收。通常，肺部给药仅需要采用相对于口腔摄入药物的百分之几。同静脉注射相比，肺部给药提供了无痛且安全的替代方式。
为了便于肺部给药，药物粉末的尺寸通常应当小于5μm，以使它们在吸入过程中呈现为空气传播模式。然而，这种小尺寸的粉末(通常为Geldart分类的C类粉末)具有非常强的颗粒间力，以使它们形成团块并具有粘着性，从而非常难以传送。由于肺部给药所需的剂量还非常小(通常在1μg-100mg的级别)，因此通常非常难以计量这样的小量并将其充填到包装中。
为了克服颗粒间力，当前的工业实践中采用了两种不同的方法：一种方法涉及将超细药物粉末与大量的较粗大粉末相混合，另一种方法涉及将粉末悬浮在液体中。第一种方法采用了大量的赋形剂(填料)颗粒，它们非常大(通常为Geldart分类的A类或A-C类)。这使得小粉末和大粉末的混合物容易流化和流动，从而可以更容易地输送它们。这样做还显著增大了每剂药物的体积，从而在将药物粉末填装到干粉吸入器(DPI)中后容易实现药物粉末的更精确发放。然而，在吸入过程中，小的药物颗粒中仅有小部分可以有效地脱离大的赋形剂颗粒，剩下的药物颗粒将驻留在大的赋形剂颗粒上并附着在口腔中，从而将最终给药的效率限制在大约10-15％。
第二种方法涉及将超细药物粉末悬浮在液体例如碳氢气雾剂中，并储存在定量吸入器(MDI)中。当定量的气雾剂从储存罐中释放后，气雾剂蒸发且快速膨胀，以将粉末药物投放到患者口中。该方法的重要问题是气雾剂的快速膨胀导致药物碰撞喉咙背侧和口腔中的其它部位，从而将吸入肺中的量减小到低于10-15％。该方法还需要良好的呼吸协调性，因为如果患者的吸入动作与药物的释放不同步的话，就难以预计药物吸入量。
因此，目前应用的上述方法具有明显的局限性。如果所需的小量精细粉末能够精确地单独发放，而不需要任何其它化学或物理成分的话，就较为理想了。如果将纯药物粉末包装到吸入器中，则预期可以显著提高给药效率。然而，如果包装的量极小的话，这一点极难实现。例如，如果每剂含有0.5mg或500μg的药物粉末，而粉末的散装(包装)密度为0.5mg/mm3(＝500kg/m3)，则每剂收取的粉末的总体积仅为1.0mm3。
尺寸为几亚毫米至几毫米的颗粒材料在容器或罐中被上流空气悬浮起来时会形成气固悬浮物，以发生流化现象，这通常被称作流化床。形成有气固悬浮物的流化床被特定地称作气固流化床。采用术语“流化床”是因为由固体颗粒和流动的气体形成的气固悬浮物的性能类似于流体。尽管一般将气体用作流化流体，但液体也可以采用。在某些情况下，气体和液体被一起使用。这通常被称作液固流化床和气液固三相流化床。
气固流化床可以在多种流化状态下操作：包含颗粒、起泡、滞流和紊流等流化状态(传统流化床)，包含快速流化和气动输送等流化状态(高速流化床)。在传统流化床中，通常存在两个截然不同的区域：上部低浓度区(也被称作超高区域)和底部高浓度区，高浓度区具有大部分的颗粒且每单位容积内的颗粒量远大于浓度区。在高速流化床中，几乎所有的颗粒被高速上流气体向上携带，几乎整个流化床处在低浓度悬浮区。此时还具有一个下流流化状态，其中气体和颗粒以低浓度悬浮形态以并流的形式流动。
典型的流化床设计包括一个位于流化床容器底部的气体分布器，其主要功能是将气体均匀地配送到流化床中。包含流化床的容器可以具有任何适宜的形状，但通常采用圆柱形或具有矩形横截面的形状并且沿大致竖直轴线定向的容器。竖直壁通常由固体材料制成，以防止气体和固体从流化床跑出。
有时需要在流化床的壁上安装固体进给收取口和/或传热管或板。在流化床的顶部，通常设有一个板或类似结构，以密封流化床容器的顶部。通常，至少一个穿通顶板和/或在顶板近邻下方穿通侧壁的出口用于使气体和夹带的固体离开流化床，并进入气固悬浮装置，或者进入其它容器或其它处理单元中。离开流化床的所述颗粒被气流夹带出来，也就是说，被固体夹带。
根据Geldart分类方法，气固流化系统中的粉末可以被分为四类。B类和D类粉末包括大的颗粒，这种颗粒通常会在流化时产生大的泡沫。A类粉末包括这样的颗粒，即在流化床中被流化时，在出现泡沫之前，会经历显著的膨胀。C类粉末包括非常小的颗粒，其中颗粒间力会明显影响流化行为。随着颗粒尺寸的减小，颗粒间力显著增大。强颗粒间力将导致精细颗粒结块并且具有非常高的粘着性。典型的C类粉末包括尺寸小于30-45μm的颗粒，尽管一些尺寸比上述值大但非常粘着的粉末也可以被归类为C类粉末。由于强颗粒间力，C类粉末非常难以被流化(具有沟流现象和/或流化极差)，或者主要以大的团块的形式流化，所述团块为赝颗粒而非单个颗粒。在任何情况下，均不能容易实现单独颗粒的流化，因此传送C类粉末成为一项难题。
不同的措施可以被采用，以有助于流化C类粉末。这些措施通常称作流化辅助。流化辅助包括机械搅动，机械、声波或超声波振动，添加大得多的颗粒或其它物体以提供额外的搅动，添加更精细的颗粒以用作“润滑剂”，使流化气体产生脉冲，等等。对于某种C类粉末而言，一些辅助措施比其它辅助措施更为有效，但随着粉末变得更为精细，几乎所有辅助措施的有效性均会减小。
C类粉末还倾向于阻塞在流化床的某些区域中，例如气体分布器上方、排出口处及其内部周围，还可能会粘着在流化床的内壁或顶板上。块状粉末形成在这些区域中，并且随着它们的增大并且变得不稳定而随时破碎。当颗粒块从流化床的顶板或上部落回流化床中后，它们将干扰流化床中的流体动力学特性，从而引起流化床中的上部低浓度区和底部高浓度区的密度和其它特性的周期性波动。
流化床的关键特性包括：容易传送颗粒，气体与固体之间优异的接触，气体和固体之间以及气固悬浮物与容器壁之间优异的热量和质量传输，良好的气体和固体混合，等等。这些以及其它有用的特性使得流化床被广泛地应用于各种工艺过程和工业领域。之所以“容易传送颗粒”，是因为流化床内形成了均匀的气固悬浮物，颗粒可以在气固悬浮物中自由地移动，气固悬浮物本身也可以自由移动。
目前流化床中存在与精细颗粒特别是C类颗粒的计量相关的几种已知问题。固体夹带有时会对均匀悬浮物的维持造成问题，这是因为夹带的颗粒可能会随着气流而从顶部出口流出流化床。为了维持恒定的悬浮，逃逸的颗粒必须与气流分离(通过旋风分离，利用过滤袋和/或其它装置)并且返回。由于再分离效率方面存在限制，因此即使是经过多级分离，仍会有一些颗粒被损失掉，从而导致颗粒储备量减小。在某些绝对不能损失颗粒的情况下，例如传送昂贵药物时，这会带来严重问题。在这种情况下，过滤器可以安装在出口内或正好安装在出口处，从而在第一位置阻止夹带的颗粒流出流化床。然而，这样的过滤器很快就会被堵塞，因此必须定期吹洗。此外，这样的过滤器还会产生高压降，因此必须产生非常大的过滤面积，以使足够的气体从中流过。
与颗粒损失以及因连续计量发放颗粒而引起的颗粒储备量减小相关的主要问题是气固悬浮物的密度减小。气固悬浮物密度的这种变化可能会导致粉末从流化床计量发放的精度降低。一种应对措施是向流化容器中连续添加额外的颗粒。另一种在本发明中提出并将在下面讨论的措施是通过使容器壁的一侧或多侧向内移动而逐渐减小流化床的体积。
流化床中的另一个问题是因底部的非均匀气体分布或因其它原因例如精细或超细(C类)颗粒的结块而导致出现死区或非流化区。这会导致不均匀且不可预测的悬浮物密度，以及其它不良后果。更为必然的是，在非常精细的粉末例如用于肺部给药的药物粉末被流化时，颗粒会出现结块。这种结块会导致气固悬浮物和固体流的不均匀，从而极大地减低粉末从流化床计量发放的精度。
另一种问题是一些颗粒趋向于粘着在流化容器/罐的内壁或顶板上。在非常精细的粉末被流化时，特别容易出现这种现象。这会导致颗粒不如人所愿地聚集在壁上。颗粒在壁上的聚集将导致流化床中的固体容纳量(＝浓度)减小，从而难以精确地控制流化床密度，这种精确控制在某些工艺过程中是期望的。粘着在壁上的颗粒也会定期地落回流化床中(例如，在聚集得过厚时)，从而突然改变流化床的密度，即流化床中的固体浓度。旋转流化床可以用于解决这一问题。带有多孔壁的旋转流化床是公知的，然而，这种流化床被旋转以使流化床中的颗粒产生离心力，并且因此而被称作离心流化床。在这些装置中，圆筒壁是多孔的。多孔壁用作气体分布器，用于使流化气体沿所有径向向内流入流化床中，并且使其利通过圆筒的轴向端排出。旋转圆筒(水平或竖直)容器的目的是产生离心力，以将颗粒保持在圆筒壁上，从而可以采用更高的流化速度，而不会在流化床中产生大的泡沫和/或不会有明显的固体夹带。这使得某些流化床能够以高气体速度操作，从而提高处理能力。对流化床进行了详细描述的示例性参考文献包括：R Pfeffer，GI Tardos和E Gal的″The use of a rotatingfluidized bed as a high efficiency dust filter″，in Fluidization V，eds.，K.Ostergaard and A.Sorensen，Eng.Foundation，New York，pages667-672，1986；J.Kao，R Pfeffer和GI Tardos的″On partialfluidization in rotating fluidized beds″，American Institute ofChemical Engineering Journal，Volume 33，pages 858-861，1987；Qian G-H，I Bagyi，R Pfeffer，H Shaw和JG Stevens的″A parametricstudy on a horizontal rotating fluidized bed using slotted and sinteredmetal cylindrical gas distributors″，Powder Technology，Volume 100，pages 190-199，1998；Qian G-H，I Bagyi，R Pfeffer和H Shaw的″Particle mixing in rotating fluidized beds：inferences about thefluidized state″，American Institute of Chemical Engineering Journal，Volume 45，pages 1401-1410，1999；以及美国专利No.6,197,369。
然而，这种现有技术的离心流化床根本设计思想和目的与本发明提出的使流化床分配器旋转和多孔化显著不同。
授予Parks等的美国专利No.5,826,633中涉及一种粉末充填设备，其利用重力来帮助计量腔的充填。计量腔设在一个包含着被发放粉末的汇聚通道下面。虽然该专利中的方法和装置涉及“流化”粉末以克服颗粒间的粘着力，但该文献中将流化粉末限定为“粉末被打碎成小的团块和/或完全打碎成其基本组成形态或单个颗粒”。在上述限定中，流动的气体不是导致粉末被流化的必要因素。这一点明显不同于对流化的传统定义，也就是被本发明采用的定义，即粉末悬浮在上流的气体(或液体)中而被流化。结果，由于该装置中所有颗粒均在重力作用下无助地下落，因此该装置本质上不是流化床。在传统流化床中，颗粒被流化气体悬浮，而且即使有的话，有仅有非常少的颗粒会在重力作用下无助地下落。此外，该装置中没有采用流化床中的一些典型元件例如空气分布器。此外，前面所述的本发明遇到的其它问题，例如颗粒向汇聚腔的内表面上的粘着，仍是这种类型的装置中存在的问题。
授予Zhu等的美国专利No.6,183,169中涉及一种用于精确发放精细粉末的装置。该装置包括两个流化床内腔，二者彼此连通并且协作，即首先在一个内腔中流化精细粉末，再利用两个内腔之间的压差将流化颗粒抽入第二个内腔中。一个安装在第二内腔上的电磁阀在预定时段内打开，以将气固悬浮物形式的粉末发放到收集区。Zhu等在美国专利No.6,183,169中采用的双内腔的概念与本发明中采用的单一内腔不同。该文献中采用两级式方法，以稀释和控制气固悬浮物，并且利用文丘里(Venturi)机构来控制粉末的流动，并将粉末从一级输送到另一级，而本发明中只有一级，并且不需要采用文丘里机构或诸如此类的装置以控制粉末流动。在Zhu等公开的装置中，从第二内腔中的低浓度相态区收取粉末。
显然，美国专利No.5,826,633和No.6,183,169中的根本思想与本发明不同。
考虑到现有技术中面临的困难和复杂性，有益的是提供一种单一的流化床，其可以精确且可控地发放一定量的精细粉末，该流化床既可以用于精细粉末的批量处理，也可以用于连续处理。非常有益的是，提供一种流化床系统，其能够显著减少颗粒向流化床的壁上的聚集，除了通过选定口抽取的目标颗粒以外将全部颗粒保留在流化床中，减小或消除死区，和/或在流化床中的各个不同位置添加和排出气体。
发明内容
本发明利用了流化床中的颗粒的均匀固体悬浮状态和容易流动性，颗粒从流化床被均匀地收取到定容积内腔中，从而可以从流化床中计量排出定量的颗粒。为了确保粉末计量的一致性和精确性，重要的是在流化床中维持恒定且一致的气固悬浮状态。
这里公开的方法涉及从流化床计量粉末，其中颗粒悬浮物的密度远低于包装(散装)颗粒，因此收取容积显著增大，以提高计量精度；而且颗粒是完全流动性的，从而可以维持恒定的收取操作。
本发明还公开了旋转流化床，以交替切换气体分布器、流化床壁和/或气体排放顶板，从而在壁旋转到流化床底部即气体被引入流化床中的位置时，粘着在壁上的颗粒可以连续地从背侧从壁上吹掉。
本发明提出下述替代性方式，以进一步搅动粉末而增强均匀的流化：(1)旋转流化床，流化床中可以添加或不添加大的珠粒；(2)通过气体喷嘴在流化床中的各个位置将附加气体喷射到流化床中；以及(3)利用带柔性管的喷嘴，其可以在流化床中随机地移动。
本发明的一个目的是通过充满给定容积的容器或是通过在给定的体积流率下对粉末流进行定时，从而实现从流化床精确容积式计量粉末。特别地讲，本发明要解决与计量极小量(1μg-100mg)的超细(＜10μm)粉末相关的问题。为了确保精确地计量，本发明提供了流化床结构，其通过使与维持均匀的气固悬浮状态和均匀流化相关的问题最小化，从而在流化床中确保均匀和相对恒定的气固悬浮状态。本发明还提供了有效的装置，其能够非常精确且可控地容积式计量和收取小量粉末。
本发明的另一个目的是提供一种流化系统，器可以用于减少颗粒向壁上的聚集，以提供出可用于减少或消除死区的系统，以及提供出可以在多个不同位置(例如沿轴向)添加和排出气体的系统。
广义上讲，本发明涉及利用容积式方法从流化床计量发放小量的粉末。可以使任何流化床提供出稳定的气固悬浮物，并且既可以从流化床的高密度相态区也可以从其低密度相态区收取粉末。一个元件被用作计量收取单元，该元件具有包含一个或多个内腔的各种适宜形状，并且其容易与流化床接合或脱开，其中所述内腔暴露给流化床。
此外，本发明涉及一种流化床结构，其包括一个限定出流化床封闭腔的壳体、用于在封闭腔的一侧或多侧将主流化流体通过外周壁的一个或多个部分引入封闭腔中的装置、用于在封闭腔的其它一侧或多侧使流体通过外周壁的一个或多个部分排出的装置。封闭腔的至少一些壁具有大面积的多孔区域，该多孔区域中的孔的尺寸足够小，以防止颗粒大量地从流化床中失去。
本发明还涉及一种粉末计量收取机构，其附装在流化床上。该机构包括一个元件，该元件具有包含一个或多个小内腔(容槽、孔)的各种适宜形状，以及用于将该元件容易地与流化床相接合和脱开的装置(收取口)，其中所述内腔暴露给位于流化床中的气固悬浮物。
在本发明的一个方面，提供了一种用于发放粉末的流化床，包括：
a)一个壳体，其限定出一个用于容纳颗粒物质的封闭腔，所述壳体包括一个流体喷射装置，用于将流体喷入所述封闭腔中，以将容纳在所述壳体中的颗粒物质流化，从而在所述壳体中仅形成低浓度相态的流化粉末或同时形成低浓度相态和高浓度相态的流化粉末；以及
b)容积式计量装置，其连接着所述壳体，并且通过一个出口通道而与所述封闭腔实现流动连通，用于从所述壳体收取预定量的所述颗粒物质。
在本发明的另一个方面，提供了一种用于发放粉末的流化床，包括：
a)一个壳体，其限定出一个用于容纳颗粒物质的封闭腔，所述壳体包括：至少一个多孔壁，所述多孔壁的孔隙度被设计成允许流体流经所述多孔壁，但同时能够阻止容纳在所述壳体中的大部分颗粒物质穿过所述多孔壁；以及一个流体喷射装置，其用于将流体喷入所述封闭腔中，以将容纳在所述壳体中的颗粒物质流化，从而在所述壳体中仅形成低浓度相态的流化粉末或同时形成低浓度相态和高浓度相态的流化粉末；以及
b)定时控制的粉末收取装置，其连接着所述壳体，并且通过一个出口通道而与所述封闭腔实现流动连通，用于在预定的时段内从所述壳体收取所述颗粒物质。
附图说明
通过下面结合附图对本发明所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点可以清楚地展现出来。
图1是根据本发明进行改造的传统流化床的剖视图，其包括两个位于侧壁上的粉末计量收取单元，其中一个用于从顶部低浓度相态区收取粉末，另一个用于从底部高浓度相态区收取粉末；
图2示出了与图1中类似的流化床另一实施例，其中粉末计量收取单元包括一个位于粉末收集器后面的多孔过滤器，并且有气流通过该过滤器(带或不带真空吸力)以加强粉末收取过程；
图3a是根据本发明构造出的流化床的另一实施例，其具有多孔壁；
图3b是沿图3a中的箭头A的视图；
图4a是一种多孔流化床的剖视图，其被定向成绕流化床壳体的水平轴线旋转，而粉末计量收取单元设置在端板上；
图4b是沿图4a中的箭头A所作的视图；
图5是用在本发明的流化床中的空气分布和/或收取腔的一个实施例的剖视图；
图6a是一种多孔流化床的剖视图，其被定向成绕壳体的水平轴线旋转，并且具有用于调节流化床内部容积的滑动板；
图6b是图6a的侧视图；
图7a是一种多孔流化床的剖视图，其被定向成绕壳体的水平轴线旋转，并且具有沿壳体的水平轴线插入的气体吹洗管；
图7b是沿图7a中的箭头A的侧视图；
图8是一种多孔流化床的剖视图，其被定向成绕壳体的水平轴线旋转，并且具有设于流化床中的气体喷嘴，所述喷嘴用于在流化床中产生附加的搅动和/或喷射研磨作用；
图9是一种多孔流化床的剖视图，其具有一个振动源，该振动源通过一个网而与壳体或内部颗粒接触，以便附加搅动粉末；
图10是一种多孔流化床的剖视图，其具有一个从流化床底部起作用的声波振动源(位于分布箱中)，用于附加搅动粉末；
图11a是一种多孔流化床的剖视图，其被定向成绕单一圆筒壳体的水平轴线旋转，并且在密封壳体内具有用于调节流化床内部容积的滑动板；
图11b是沿图11a中的箭头A的视图；
图12a和12b分别是根据本发明构造出的粉末计量收取单元的一个实施例的俯视图和侧视图；
图13a和13b分别是一种替代性粉末计量收取单元的俯视图和侧视图；
图14a是一种流化床的侧视图，其中若干图12所示粉末计量收取单元被安装在一个滑动条板上；
图14b是图14a所示流化床的局部剖视图；
图15a是一种流化床的侧视图，其中一个驱动机构附装在滑动条板上，以改变粉末计量收取单元；
图15b是图15a所示流化床的剖视图；
图16a是一种与图11a和11b中所示类似的粉末发放装置的剖视图，该装置包括一个如图14b所示的由设在条板上的圆盘构成的粉末计量收取单元，该单元在粉末发放装置中附装在顶板上；
图16b是沿图16a中的箭头A的视图；
图17a是一种非旋转、多孔、单圆筒型流化床的实施例，其具有交替的空气进出部分，并且具有附装在顶板上的由设在条板上的圆盘构成的粉末计量收取单元；
图17b是图17a所示流化床的水平剖视图；
图18a是一种水平、旋转、多孔、双圆筒型流化床的实施例，其具有交替的空气进出部分，并且具有附装在顶板上的由设在条板上的圆盘构成的粉末计量收取单元；
图18b是沿图18a中的流化床沿箭头A的端视图；
图19是关于一种单剂量型计量收取单元的另一实施例的剖视图，该单元附装在流化床上，用于一剂一剂地计量收取。
具体实施方式
本发明提供了改进的用于输送定量超细颗粒的流化床装置。这里公开的流化床装置可以导致在流化床中更均匀地悬浮超细颗粒，以获得更恒定的流化床悬浮密度，从而实现从流化床收取稳流颗粒。在被定时(控制)的情况下，该粉末流的稳流可以实现将受控量的粉末提供到容器例如用于包装药品的容器中。或者，如果容器的容积是固定的，则也可以通过将容器完全充满而控制收取量。
图1示出了根据本发明构造出的流化床20的剖视图，其包括一个壳体22，该壳体限定了一个封闭腔24，用于容纳将要从流化床发放出的颗粒26。一个气体分布箱28沿着壳体22的多孔底壁(气体分布器)30附设在壳体22上，并且包括一个气体入口32。一个空气出口36布置在壳体22的顶壁34中。可以理解，除空气之外的其它气体也可以采用，只要它们对于粉末颗粒来说是化学惰性的即可。两个粉末计量收取单元40和40’安置在壳体22的侧壁42上，用于收取粉末，其中单元40用于从流化粉末的顶部低浓度相态区收取粉末，单元40’用于从流化粉末的底部高浓度相态区收取粉末，顶部低浓度相态区和底部高浓度相态区之间的界面以线46表示。也可以在分布箱28中的底板(未示出)上设置粉末收取口。侧壁42包括孔48，粉末计量收取单元40和40’包括粉末收集口50，该粉末收集口在图中显示为圆盘形，并且具有一个与孔48对正的中心孔52。所述孔或收容孔52具有已知的容积，在从流化床向外发放的过程中，颗粒26收容在该孔52中。收集口50包括一个锁定机构(未示出)，用于将粉末计量收取单元40和40’安装到侧壁42上或拆下。
图2示出了与流化床20类似的流化床60的剖视图，流化床60具有一个粉末计量收取单元62，其包括一个设在收集口50后面的多孔过滤器64。通过使气流从封闭腔24流经孔48和52，并且流经过滤器64，可以有助于或增强粉末的发放。此外，一个附着在过滤器64外表面上的真空口66可以构成计量收取单元62的一部分，从而可以从计量收取单元62的背侧施加真空。
重要的是，应当稳定地供应流化床20或60中的气固悬浮物。这一点一般可以在任何流化床中实现，但对于某些流化床，特别是粘着性Geldart C粉末，因存在下述各种问题而难以实现：固体夹带，固体附着在壁上，因上述两种问题而引起的固体滞存，颗粒结块，沟流，死区等。随着从流化床中收取的颗粒量的增大，难度会进一步提高。因此，优选采用一些附加的措施。特别是，本发明特别适合于发放和计量极小量(1μg-100mg)的精细Geldart C类粉末。如前面所讨论，这些粉末非常粘着，并且容易形成团块，从而难以流化和运送它们。在很多领域中对这种类型的粉末的小量需求还引起了另一项问题，即需要以精确的量发放它们。为了确保获得良好和稳定的Geldart C粉末的气固悬浮物，需要适宜地解决上面提到的各种(六个)问题。作为附加和可选择的方面，可以采用下面描述的措施来有助于确保精确地发放和计量小量的超细粘着性颗粒。然而，采用本发明并不仅仅局限于解决上述六个问题，而是还可以提供出其它问题的解决方案，例如，沿着流化床反应器添加和排出流体。
前面提到的许多问题可以通过具有多孔壁的流化床而被解决，所述多孔壁的孔隙度足够小，以防止颗粒经过所述壁而发生显著损失。图3a和3b中示出了一种多孔流化床70，其具有一个矩形的壳体71，该壳体具有外周的多孔壁72和顶板74，该顶板也可以是多孔的和/或具有空气排口。多孔底板76用作主流化空气从气体分布箱78流入的入口，顶板74以及可能多孔壁72的部分或全部用作空气出口。定期的回流气流可以用于清理多孔壁72和顶板74，以吹掉聚集在它们上的颗粒，从而防止出现严重的颗粒聚集。将多孔顶板和外周多孔壁用作空气出口还可以用于防止减小固体颗粒被夹带到任何敞开出口例如排放出口86的的可能性，从而获得不因空气排放而损失固体颗粒的优点。
图1和3a、3b中所示底板30、76的孔隙度可以这样获得，即在分布箱28和78中的与底板30、76相邻的分布板中钻出一定数量的孔，将叠加有孔和网眼的两层固体材料彼此对准。在图3a和3b所示的流化床70中，外周壁72和顶板74可以由多孔材料例如烧结材料、具有微孔的固体材料或是叠加有孔和网眼的两层固体材料。在用于运送非常小的颗粒(例如C类尺寸颗粒)的流化床的情况下，也就是特别适于采用本发明的颗粒尺寸的情况下，壁的孔隙度(孔或通孔的尺寸)与颗粒尺寸之间的关系很重要，即通孔尺寸应足够小，以使大部分的颗粒能够被限定在流化床中。多孔材料可以是硬质或刚性材料，以满足结构上的要求。否则，可能需要用固体框架来支承多孔结构。本发明可以采用的一种典型多孔材料是烧结金属，其非常结实，并因此而能够实现结构功能。
在图3a和3b所示的流化床中，主流化流体例如空气被如箭头82所示通过口80喷射到分布箱78的底部，然后穿过底壁76，以流化固体颗粒例如精细粉末，从而形成流化床。与主流化流体不同的附加流化空气可以通过壁72中的一个或多个或是顶板74而喷射到流化床70中，或者，空气可以透过壁72或顶板74抽出或喷出，如箭头84所示。可选择地，一个主空气出口86可以设置在顶板74和/或外周壁72中(图3中未示出后一实施例)。
图4a中示出了多孔流化床的一个实施例，其被构造成能够在操作中旋转。流化床90包括一个具有圆筒轴线94的圆筒形壳体92(图4a)，该圆筒形壳体被水平定向。壳体92能够被一个电机96带动着绕水平轴线94旋转，该电机连接着一个沿轴线94从壳体92延伸出的轴93。圆筒形壳体92包括一个多孔圆筒形壁98、一个多孔端板99和另一个多孔端板100、一个设在端板100中的粉末计量收取单元102。一个气体分布箱或集气腔104毗邻多孔圆筒形壁98安置。在圆筒形壳体92绕轴线94旋转时，集气腔104保持静止，而且由于圆筒形壳体92是多孔的，因此壳体内的粉末可以被恒定地流化。也可以采用以下类似的设计：壳体竖直定向，并且被一个绕壳体的竖直轴线旋转的齿轮电机驱动。
通过使流化床的壳体旋转，可以获得多个显著的优点。第一个优点是，圆筒形壁98的顶侧部分(主流化流体排出侧)和底侧部分(主流化流体进入侧)在旋转过程中连续切换。在任何时候，圆筒形壁98上均有至少一部分在底部构成主流化流体的入口，用于形成流化床，如箭头所示；同时所述部分会在顶部构成主流化流体的出口。在这种情况下，在该部分旋转到毗邻集气腔104的位置时，粘着在壁98上的颗粒会被进入的流体吹掉。
第二，流化床和气体入口之间的区域的相对运动提供了向流化床的更大区域的周期性后侧吹洗，因而可以有效地减小或消除死区。第三，壳体92的旋转产生了对流化床的附加搅动，因此有助于打碎团块并且防止流化床出现严重的沟流现象。
在现有技术的旋转流化床中，空气被强制沿着水平旋转轴线排出流化床。这里公开的旋转流化床优选以低转速操作，例如，60转/分钟(RPM)被发现是有效的，而现有技术中的离心式流化床旋转得要快得多，这是因为它们要通过旋转作用而产生大的赝引力。
如果流化床被设计成大部分或几乎所有的流化气体必须通过壳体的多孔壁离开流化床，则几乎没有或完全没有颗粒损失。即使是在设有气体排出口的情况下，由于存在一些气体通过多孔的侧壁和顶壁离开壳体这一事实，因此气体通过排出口的速度会降低，从而可以减小颗粒损失的机会。
粉末的收取可以通过设在流化床的壁上的一个或多个收取口而容易地实现，所述收取口可以是水平的、竖直的，或者具有任何几何形状。图4a中的流化床90显示了一种选择，即收取口102位于水平圆筒形多孔流化床的端板100上，但可以理解，收取口可以位于壳体的其它位置上。
流化气体可以以选定的速率通过顶板74和外周侧壁72上的局部区域喷入或排出，如图3a和3b中的双向箭头所示，因而空气流入和流出壳体71的区域并不局限于毗邻集气腔78的区域。类似地，图4中穿过壳体92的多孔圆筒形壁98和多孔端壁99和100的双向箭头显示出，空气流入和流出壳体92的区域并不局限于圆筒形壁98上的毗邻集气腔104的部位。参看图5，作为一个例子，一个抵靠着流化床壳体的多孔壁112安置的气体进入集气腔110被构造成三个彼此分开的容室114，进入每个容室的流体可以通过流体口116而选择性地从相应的容室喷入和排出，如箭头所示。这种集气腔可以完全围绕着流化床70的顶壁和外周壁延伸，完全围绕着流化床90的壳体的圆筒形壁和侧壁延伸，或者，可以仅围绕着内腔或流化床70或90的局部延伸。集气腔的不同容室的尺寸不需要彼此相同，而是可以根据流化床的应用和流化气体的要求而彼此不同。此外，集气腔的形状和定向不一定必须是矩形，也不一定必须沿流化床壳体的全长轴向/水平延伸。
在集气腔的另一个实施例中，可以采用彼此分立的喷射嘴或者收取嘴或管(未示出)。这些嘴以可移动的方式安装，从而可以根据需要而改变每个嘴的位置。
现在请参看图6，一种变容积多孔流化床130包括一个位于圆筒形壳体92中的移动壁132，在操作过程中其能够沿壳体92的圆筒轴线94前后移动以减小或增大封闭腔24的容积，从而在流化床分配器处在批量操作模式时提供出相对恒定的气固悬浮物。随着颗粒从流化床中收取，流在流化床中的颗粒量逐渐减小，因此悬浮物密度也会减小。作为示例，在没有容积补偿的情况下，将需要加长的收取时间以发放等量的材料。而前述减小流化床容积将使颗粒量的减小得到补偿，从而相对恒定地维持气固悬浮物的密度。容积变化是以受控的方式进行的，以使体积的减小正好能补偿颗粒量的减小。
图7a和7b示出了一种流化床140，其被改造成具有直接伸入流化床中的附加气体喷射元件，以便为流化床提供附加的搅动并且提高流化床的流通性，从而产生优选的气流模式，以使颗粒/团块彼此碰撞；此外，向收取口内侧以及流化床的各个死角提供吹洗功能。在所有情况下，用于喷射气体的开口均应足够小，以产生高速喷流，从而使气体搅动更为有效。在图7所示的流化床140中，一个水平管142沿壳体92的旋转轴线94插入，沿着管142彼此相隔地布置着孔144。空气喷射不但为流化床提供了附加的搅动，还能够清理圆筒形壁92与两个端板99和100之间的边缘。由于流化床92本身是旋转的，因此喷射的气体实际上在流化床内相对于流化颗粒“移动”，从而向流化床的不同区域提供周期性的搅动。这样，可以有效地减小或防止死区的产生。可以理解，尽管图7中示出了两个孔，但可以有更多孔，或者可能仅需要一个孔。
管142的端部接近于收取口102的内侧。颗粒可能会偶然地聚集在收取口102内，从而可能影响计量速度和精度。在这种情况下，小的吹洗气体可以通过一个面对着粉末计量口的端孔(图中未示出)供应，以吹掉聚集物。这种吹洗最好是在两次相邻的计量/收取操作之间进行，或是在新的收取单元被装载到流化床上之前进行，这是因为，如果吹洗力量太强的话，可能也会吹掉排放腔内的颗粒和/或产生一个局部强气流模式以导致流入收取区域的气固悬浮物受阻或减量。或者，水平管142可以是可抽回的，从而可以从收取口附近抽回，但仍维持流化床的其它区域被吹气。
图8示出了另一个实施例中的流化床150，其具有分布在流化床的不同区域中的多个喷嘴152。两个或多个喷嘴152可以彼此面对着设置，以产生一种颗粒流动模式，使颗粒彼此碰撞，从而获得喷射研磨作用。此外，从流化床壁延伸到任一喷嘴152的管上的一个或多个部位可以是柔性管体，从而通过不同管材料(例如橡胶)与气体流率之间的适宜组合，使喷嘴在从柔性管流出的空气的作用下随机地“舞动”。这样可以总流化床产生附加的搅动，从而减少或消除颗粒结块、死区和沟流等问题。
图9中示出了一种流化床160的一部分，其中机械、声波或超声波振动可以施加到流化床上，以提供附加的搅动。一个外部振动源162连接着壳体92，以便产生并传递机械、声波和/或超声波振动给壳体内的粉末。这种振动可以传递到流化床壁和/或位于封闭腔24中的一些机械部分(例如，优选为带有刚性框架的网164)上。这样，流化床壁和/或流化床内的框架以非常高的频率振动，从而提供附加的搅动，以打碎粉末团块。图10中示出了一种替代性实施例，其中振动源163布置在集气腔78中。
向旋转着的流化床中添加较大的珠粒(例如直径为4-20mm的不锈钢球和/或直径为5-20mm的大理石球，当然直径更大或更小或是其它材料的珠粒也可以采用)，以提供附加的搅动，用以打碎团块、防止出现死区和沟流。
图11a和11b示出了一种流化床170，其包括前面描述过的大部分重要特征，即它是壳体中装有大珠粒的可变容积、旋转和多孔的流化床分配器，其在实际使用时被封装在密封罩172中。
可以理解，虽然前面以气固流化床作为例子进行了描述，但相同的发明思想也可以应用于液固流化床和气液固三相流化床。此外，一个以上的粉末计量收取单元可以附装在壳体上，以使粉末可以从壳体的多个位置上被发放。
图12a、12b、13a和13b中示出了粉末计量收取单元的不同优选实施例，它们被安装在流化床壳体上，以与壳体内部流动连通。粉末计量收取单元包括一个前罩板(或圆盘，如图所示)180，在该圆盘中具有多个空腔或孔182，所述空腔具有预定的容积，用以收容来自流化床的粉末。每个罩板180也被称作罩囊，其通过螺钉186安装在一个穿孔支承板184上，其中支承板184中的孔185与罩板180中的孔182对准，从而在所述单元被安装在流化床上后使得空气能够流经罩板。过滤器64(图12b)叠加在罩板180与支承板184之间，用作多孔屏障以防止颗粒通过孔185而被抽出，同时又能够通过在支承板184/罩板180的任何一侧施加压差或者利用支承板184在封闭腔外侧的另一侧的真空而使空气流过。支承板184带着罩板180以对准流化床中的孔48的方式安装(图14b)，以使空腔182面对着流化床的内部封闭腔24。附装在支承板184上的罩板180首先被安装在一个条板194上，然后该条板以可拆下的方式安装在流化床壳体上。之后，小空腔182中的颗粒被保持在其中以便将来使用(如果计量的目的仅仅是将粉末发放到这些空腔中的话)或从所述空腔中排出(例如被吹出)并被传送到预期的容器中。图13a和13b中示出了一种替代性的圆盘形罩囊180’，该圆盘上的位于孔182周围附近的区域被局部减薄，以减小计量容积，同时又在前部圆盘180’的其余部分保持足够的厚度，以维持机械强度。
虽然图12和13中所示的罩板安装在支持板或支承板184(184’)上，但可以理解，支承板184本身也可以被用作粉末收集器，只要其内的空腔185具有预期的容积且不完全穿通支承板即可。
图14a和14b中部分地示出了流化床190，其具有一个计量收取单元192，该单元包括一个罩囊条板194，用于安装圆盘罩板180。图14a中示出的条板194具有沿其长度安装的两个圆盘罩板180。参看图14b，粉末计量收取单元192在其前部包括一个用于被条板194插入的通槽193、一个与壳体中的封闭腔24连通的内管195、一个与内管195同心的外管196、一个环绕着内管195封装在外管196中用于推压一个垫块198的弹簧197。通槽193面对着流化床一侧上的开口，条板194可以装配在该开口上。弹簧197的作用是通过垫块198而将条板194牢固地推压在流化床的侧壁上，以维持良好的密封。内管195使空气流出，以促进粉末收取过程，该收取可以利用流化床内侧的较高压力或外侧的真空而实现。条板194也在支承板184的安装位置上被穿孔，以实现透过条板194、支承板184和圆盘罩板180的施加吸力，从而通过吸力而有助于空腔182的充填。
再请参看图14a和14b，在计量过程中，一个圆盘罩板180暴露给流化床，以便收取粉末。在通过控制收取时间或使空腔被最终填满而将圆盘罩板180的孔或空腔182充填后，条板194沿通槽方向移动足够的距离，以将充填后的圆盘罩板180从流化床190移开，这样，该圆盘罩板可以被从条板上取下。与此同时，另一个圆盘罩板180可以在相同位置被附着在条板194上并被重新插到与开口48毗邻的收取位置，或者，条板194可以滑动并将位于条板194上的另一个圆盘罩板180与开口48对准。
优选地，圆盘罩板180是多孔的(孔182穿通圆盘)，以使气体能够从圆盘中流过。这种气流有助于将粉末推入或吸入空腔182中。由于“驱动力”变大且更加稳定，因此这种气流不但加速了充填过程，还提供了更高的稳定性。这种气流可以通过压差而产生，该压差可以通过从背侧施加真空或增大流化床内的压力或者同时通过这两种方式而实现。在这种情况下，气体通道可以是直孔，所述直孔可以这样产生，即两个薄圆盘(前后圆盘)被制作成具有相同数量的孔，并且二者的中心相互对齐。在两个圆盘之间，采用了一个薄层的多孔材料(滤纸、薄膜材料等)，其中每侧的圆盘中分别产生空腔，但只有前侧的圆盘182被用作罩囊。优选地，支承板184中的孔被制作得大于罩囊中的孔，以减小气流阻力。
可以理解，虽然前面以圆盘形计量单元和圆筒形空腔作为例子进行了描述，但其它具有适宜容腔的适宜设计也可以被用于从流化床计量和收集粉末。例如，与图14a中的条板194相似的下述条板可以被制作成粉末计量收集单元：具有多个罩囊的罩盖条连接着位于背侧的支承条。
图15a和15b中示出了流化床200的两个视图，其中相关的计量和发放单元202附着在开口48上，并且流化床包括一个附装在支承条板194上的驱动机构210，用于对发放单元上的一系列圆盘罩板进行定位。驱动机构210是一个手动进给机构，其包括一个用于驱动螺杆214的手动曲柄212，该螺杆又带动条板194移动。
图16a和16b中示出了一种与图11a和11b中的流化床170类似的发放装置220，但发放装置220包括图14b中所示的粉末计量收取单元192。
图17a和17b中示出了一种替代性的流化床300。它是多孔型但不旋转的流化床。在本例中，两个圆筒304和306同心布置，且它们的轴线沿竖直方向设置(但也可以水平设置)。内侧圆筒304可以由多孔特氟隆管材制成，外侧圆筒306可以由无孔特氟隆管材制成。在内外侧圆筒之间，限定出六个密封腔302。空气可以通过位于外侧圆筒306上的六个气口308而强制进入和离开腔302。
通过周期性地掉转穿过内侧圆筒304的气流方向，可以保持圆筒304的壁没有显著的颗粒聚集，同时又能为空气的排出提供了足够的空间。参看图17a，一个用于向圆筒304中喷射空气的空气分布箱310安置在同心圆筒304和306的一端，并且包括一个多孔特氟隆板312，流化空气透过该板而连续喷射。在操作过程中，空气通过相关的口308而被喷入两个所述腔302中，而且空气通过相关的口308而从四个所述腔302排出(或者，空气从三个所述腔302进入，从另外三个所述腔302排出)。与每个308相关连的电磁阀(未示出)用于自动切换空气进出腔302的方向。粉末收取单元192安置在同心圆筒304和306的另一端，并且包括圆盘集中条板194。由于流化床300是不旋转的，因此滚筒与圆盘集中条板194之间的密封可以更好地维持，以使通过采样口的泄漏被最小化。此外，还可以消除空气在进入壳体304之前的损失。由于不旋转，因此单元的磨损可以最小化。
图18a和18b示出了一种单元302，其组合了图16所示的单元220(旋转的单一圆筒)和图17所示的单元300(具有密封的空气进出腔的双圆筒)。根本上讲，在新的单元320中，单元220中的单一圆筒结构(壳体92)以及气体分布箱104被替换成单元300中的此处为旋转式的双圆筒结构。在特定的情况下，同心无孔外侧圆筒306封罩着内侧多孔圆筒304，后者构成流化床的壳体。内侧圆筒是多孔的特氟隆管，外侧圆筒是无孔的特氟隆或不锈钢管。内外侧圆筒之间的间隙限定出六个密封腔302。位于底部的三个(或两个)腔302可以用于使空气流入内侧圆筒中，而沿顶部分布的三个(或四个)上部腔302可以用于使空气从内侧圆筒中流出。
再请参看图18a，两个圆筒304和306的左侧设有一个端板322，其被胶结在所述圆筒的端部。带有端板322的同心双圆筒306/304安装在框架321中，以便被旋转驱动单元96旋转，在旋转时，安装在框架321中的端板保持相对于所述圆筒固定。粉末收取发放单元192安装在设于双圆筒另一端的另一端板323上，该端板323附着在双圆筒上，从而与双圆筒一起旋转。粉末收取发放单元192可旋转地安装在所述另一端板上，在该端板与双圆筒一起旋转时，发放单元192保持静止并被框架321支承。流体喷入和排出路径形成在端板322中，如图中的箭头所示，以使压缩空气被强制进入底部三个(或两个)腔302，同时空气从顶部三个(或四个)腔302流出。在任何时候，位于单元320底部的三个(或两个)密封腔302用作喷射空气的空气分布箱，位于顶部的另外三个(或四个)腔用作排放空气的空气排出部分。在双圆筒一起旋转的情况下，用于空气喷入和排出的腔302以交替的方式使透过内侧圆筒壁的气流周期性地掉转方向，从而保持所述壁清洁而没有显著的颗粒聚集，同时仍未空气流动提供了足够的面积。颗粒收取单元192相对于空气喷入部分位于旋转壳体的另一端即收取粉末的那一端。
利用双圆筒可以获得几个实际益处：由于内侧圆筒不相对于外侧圆筒旋转，因此内侧圆筒可以由强度较低的材料例如脆性较大的多孔特氟隆管材制成。此外，由于两个圆筒之间没有旋转动作，因此可以防止壳体圆筒304与空气分布腔302之间出现泄漏。由于内侧圆筒没有相对旋转，而且外侧圆筒与空气分布箱之间仅有很小的接触区域，因此两个圆筒的磨蚀也会最小化。
图19中示出了另一个实施例中的粉末计量发放单元360，其中每次发放单一剂量的粉末。计量收取口包括一种中心静止进气管362，贯穿管362的中心。在旋转壳体92上，沿着一个围绕着轴线的圆布置着一组用于收集粉末的定量孔368。一个真空辅助粉末装载机构366包括一个与真空源相连的管370，该管377相对于管362固定。管370包括一个通道372，位于通道372中的过滤器374具有足够小的规格，以便没有颗粒透过过滤器374被排出。如果任何一个孔368(即所述孔中的任何一个)对准通道372，粉末就会被推入这个孔中。一个具有通道378的导向件376设在壳体92内并且固定在管362上，从而不旋转。粉末出口由一个具有通道382的管380限定出来，该管380相对于管362固定，通道382与通道364径向相隔；这样，在壳体92旋转时，使孔368周期性地对准通道382，从而使得在孔368与通道372对准时收集在孔368中的粉末可以在压缩空气的作用下通过通道382而被吹出，这是因为此时收集了颗粒的孔368与喷入通道364中的空气相连通。因此，每当壳体92旋转一周，每个孔368中均会被充入预定量的粉末，从而以连续射击的方式发放粉末。
这里使用的术语“包括”意味着以开放的形式包含，而非排他性的。
前面对本发明的优选实施例所作描述是为了解释本发明的原理，而非意味着将本发明限定在所示的特定实施例。可以认为，本发明的范围由权利要求书及其等同替换所概括的所有实施方式来限定。

Claims (79)

1.一种用于发放粉末的流化床，包括：
a)一个壳体，其限定出一个用于容纳颗粒物质的封闭腔，所述壳体包括一个流体喷射装置，用于将流体喷入所述封闭腔中，以将容纳在所述壳体中的颗粒物质流化，从而在所述壳体中仅形成低浓度相态的流化粉末或同时形成低浓度相态和高浓度相态的流化粉末；以及
b)容积式计量装置，其连接着所述壳体，并且通过一个出口通道而与所述封闭腔实现流动连通，用于从所述壳体收取预定量的所述颗粒物质。
2.如权利要求1所述的流化床，其特征在于，还包括气流引发装置，用于在所述封闭腔中引发有效气流模式，以减少颗粒物质向壳体的壁上的粘着。
3.如权利要求1或2所述的流化床，其特征在于，所述容积式计量装置可以从所述壳体上拆下。
4.如权利要求1所述的流化床，其特征在于，所述容积式计量装置包括一个限定出预定容积的颗粒收集器。
5.如权利要求4所述的流化床，其特征在于，所述颗粒收集器包括一个支承板，所述支承板包括至少一个具有所述预定容积的空腔。
6.如权利要求5所述的流化床，其特征在于，所述至少一个空腔是分别具有预定容积的多个空腔。
7.如权利要求5或6所述的流化床，其特征在于，所述颗粒收集器可以附装在所述出口通道上或从其上拆下。
8.如权利要求6所述的流化床，其特征在于，包括安装在一个支承元件上的多个颗粒收集器，所述支承元件安装在所述壳体上，所述多个颗粒收集器中的一个位于所述出口通道中；所述流化床还包括一个定位机构，用于将装于所述支承元件上的所述颗粒收集器中的每个分别定位到所述出口通道中。
9.如权利要求1、2、4、5、6、8中任一所述的流化床，其特征在于，所述出口通道是第一出口通道，所述容积式计量装置是第一容积式计量装置，所述流化床还包括至少一个第二出口通道和至少一个第二容积式计量装置，所述第二容积式计量装置连接着所述壳体，并且通过至少一个第二出口通道而与所述封闭腔实现流动连通，用于通过所述第二出口通道而从所述壳体收取预定量的所述颗粒物质。
10.如权利要求1、2、4、5、6、8中任一所述的流化床，其特征在于，还包括定时装置，用于控制从所述封闭腔收取所述颗粒物质的时间长度。
11.如权利要求10所述的流化床，其特征在于，所述定时装置包括设在所述出口通道中并且与一个计时器相连的阀装置，所述计时器用于打开和关闭所述阀装置，以控制从所述封闭腔收取所述颗粒物质的时间长度。
12.如权利要求11所述的流化床，其特征在于，所述阀装置是一个位于所述出口通道中的电磁阀，一个控制装置连接着所述电磁阀，以操纵所述电磁阀，从而打开和关闭所述出口通道。
13.如权利要求1、2、4、5、6、8中任一所述的流化床，其特征在于，所述壳体包括一个多孔壁，所述壁的孔隙度被设计成允许流体流经所述壁，但同时能够阻止容纳在所述壳体中的大部分颗粒物质穿过所述壁；所述流化床还包括一个毗邻所述多孔壁设置的气体分布集气腔，用于向所述壳体中喷射气体，以将容纳在所述封闭腔中的颗粒物质流化。
14.如权利要求13所述的流化床，其特征在于，所述壳体包括多孔的附加壁，所述附加壁的孔隙度被设计成允许流体流经所述附加壁，但同时能够阻止容纳在所述壳体中的大部分颗粒物质穿过所述附加壁。
15.如权利要求14所述的流化床，其特征在于，所述出口通道在所述壳体上被以下述方式定位，即通过所述出口通道而从所述低浓度相态中收取所述颗粒物质。
16.如权利要求1、2、4、5、6、8中任一所述的流化床，其特征在于，所述壳体包括一个圆筒，所述圆筒具有相隔的端壁，以限定出一个具有圆筒轴线的圆筒形壳体，所述圆筒是多孔的，所述多孔圆筒的孔隙度被设计成允许流体流经所述圆筒的壁，但同时能够阻止容纳在所述壳体中的大部分颗粒物质穿过所述圆筒的壁。
17.如权利要求16所述的流化床，其特征在于，还包括旋转装置，用于绕所述圆筒轴线旋转所述圆筒形壳体。
18.如权利要求17所述的流化床，其特征在于，还包括：一个板，其可滑动地安装在所述圆筒中，以及一个驱动装置，其用于沿所述圆筒的纵轴移动所述板，以调节所述封闭腔的容积。
19.如权利要求16所述的流化床，其特征在于，所述出口通道设在一个位于所述圆筒一端的端壁中。
20.如权利要求17所述的流化床，其特征在于，所述圆筒形壳体被定向成使所述圆筒轴线是竖直的，所述壳体绕所述竖直的轴线旋转。
21.如权利要求17所述的流化床，其特征在于，所述圆筒形壳体被定向成使所述圆筒轴线是水平的，所述圆筒形壳体绕所述水平的轴线旋转。
22.如权利要求1、2、4、5、6、8中任一所述的流化床，其特征在于，还包括搅动装置，其可操作地连接着所述流化床，以搅动位于所述壳体中的所述颗粒物质。
23.如权利要求22所述的流化床，其特征在于，所述搅动装置是下述装置之一：振动发生器，其用于传递振动能，以搅动所述颗粒物质；超声波发生器，其用于传递超声波，以搅动所述颗粒物质；声波发生器，其用于传递声能，以搅动所述颗粒物质。
24.如权利要求22所述的流化床，其特征在于，所述搅动装置包括一个气体搅动装置，该气体搅动装置包含一个与所述封闭腔连通的压缩气体供应源，并且用于去除粘着在所述壳体的壁上的颗粒物质。
25.如权利要求24所述的流化床，其特征在于，所述气体搅动装置包含至少一根管，所述管的一端连接着所述压缩气体供应源，至少一个喷嘴在所述封闭腔中的预定位置附装在所述管的自由端上。
26.如权利要求1、2、4、5、6、8中任一所述的流化床，其特征在于，还包括气体吹洗装置，其与所述封闭腔连通，以去除粘着在所述壳体上的颗粒物质。
27.如权利要求26所述的流化床，其特征在于，所述气体吹洗装置包括一个伸入所述壳体中的细长管，所述细长管具有至少一个位于细长管的壁中的孔，所述孔沿着位于所述壳体中的细长管的长度布置。
28.如权利要求16所述的流化床，其特征在于，所述容积式计量装置包括一个限定出预定容积的颗粒收集器。
29.如权利要求28所述的流化床，其特征在于，所述颗粒收集器包括一个收集板，所述收集板包括至少一个位于收集板的前表面中并且具有预定容积的空腔，所述收集板安置在所述出口通道中，使其所述前表面面对着所述封闭腔，以将来自所述流化床的颗粒聚集在所述至少一个空腔中。
30.如权利要求28所述的流化床，其特征在于，所述颗粒收集器包括一个支承板和一个安装在所述支承板的表面上的罩板，所述罩板包括至少一个具有所述预定容积的空腔。
31.如权利要求30所述的流化床，其特征在于，所述至少一个空腔是分别具有预定容积的多个空腔，所述空腔延伸穿通所述罩板，所述支承板包括孔，所述孔穿通所述支承板并且被以下述方式定位，即在所述所述罩板附装在所述支承板上后，所述罩板中的空腔与所述支承板中的孔对准；所述流化床还包括一个叠加在所述支承板与所述罩板之间的多孔过滤器，所述多孔过滤器允许气体从中流过，但不允许颗粒物质流过。
32.如权利要求31所述的流化床，其特征在于，所述颗粒收集器包括一个细长条板，多个支承板可拆卸地安装在所述细长条板上，其中每个支承板的后表面附着在所述细长条板的前表面上，每个支承板的前表面上分别安装着一个所述罩板，所述细长条板在其安装所述支承板的位置上被穿孔。
33.如权利要求32所述的流化床，其特征在于，还包括吸力装置，其与所述细长板条的后表面相接合，以便向所述颗粒收集器施加吸力。
34.如权利要求32所述的流化床，其特征在于，还包括一个定位机构，其用于横贯所述出口通道移动所述细长板条，以将每个装于所述支承板上的罩板分别定位在所述出口通道中。
35.如权利要求16所述的流化床，其特征在于，还包括搅动装置，其可操作地连接着所述流化床，以搅动位于所述壳体中的所述颗粒物质。
36.如权利要求35所述的流化床，其特征在于，所述搅动装置是下述装置之一：振动发生器，其用于传递振动能，以搅动所述颗粒物质；超声波发生器，其用于传递超声波，以搅动所述颗粒物质；声波发生器，其用于传递声能，以搅动所述颗粒物质。
37.如权利要求35所述的流化床，其特征在于，所述搅动装置包括一个气体搅动装置，该气体搅动装置包含一个与所述封闭腔连通的压缩气体供应源，并且用于去除粘着在所述壳体的壁上的颗粒物质。
38.如权利要求37所述的流化床，其特征在于，所述气体搅动装置包含至少一根管，所述管的一端连接着所述压缩气体供应源，至少一个喷嘴在所述封闭腔中的预定位置附装在所述管的自由端上。
39.如权利要求38所述的流化床，其特征在于，所述至少一根管是多根管，每根管的自由端上分别装有一个所述喷嘴，所述多根管中的一些由硬质材料制成。
40.如权利要求39所述的流化床，其特征在于，所述多根管中的至少一个由柔性材料制成，从而在处于有效气压状态下的气体流经所述柔性材料管时，所述柔性材料管上的装有所述喷嘴的所述自由端将在所述密封腔中移动。
41.如权利要求1所述的流化床，其特征在于，所述壳体是圆筒形壳体，其包括具有第一直径的第一圆筒和具有比所述第一直径小的第二直径的第二圆筒，所述第二圆筒的内部限定了用于容纳粉末的所述封闭腔，所述第二圆筒同心地安置在所述第一圆筒中，所述第二圆筒具有由多孔材料制成的圆筒壁，所述圆筒形壳体的圆筒轴线与所述第一和第二圆筒的圆筒轴线同轴延伸，所述圆筒形壳体包括附装在所述同心的第一和第二圆筒的相反端部上的第一和第二端壁，预定数量的彼此相隔的细长壁围绕着所述第二圆筒布置并且沿所述两个圆筒的长度方向延伸，所述细长壁延伸于第一圆筒的内表面与第二圆筒的外表面之间，从而在位于所述第一和第二圆筒之间的环形空间中限定出数量与所述细长壁相等的多个内腔。
42.如权利要求41所述的流化床，其特征在于，所述用于将流体喷入封闭腔中以将颗粒物质流化的流体喷射装置包括一个流体入口，其位于所述第一端壁中并且与所述第二圆筒的内部连通，用以向所述第二圆筒的内部喷射流体，其中，所述流体透过所述第二圆筒的多孔壁进入所述封闭腔中。
43.如权利要求42所述的流化床，其特征在于，所述第一端壁包含一个容腔，该容腔具有一个位于所述第二圆筒的端部的多孔端壁、一个延伸于第一圆筒和第二圆筒各自的端部之间并与所述端部密封接合的无孔环形端壁、一个与所述多孔端壁相隔并在其与多孔端壁之间限定出一个进气腔的无孔壁、一个设在所述与多孔端壁相隔的无孔壁中的流体入口，其中，流体被喷射到所述进气腔中，再透过所述多孔端壁而进入所述封闭腔中。
44.如权利要求41所述的流化床，其特征在于，还包括气流引发装置，用于在所述封闭腔中引发有效气流模式，以减少颗粒物质向内壁上的粘着，所述气流引发装置包括预定数量的流体口，所述流体口位于所述第一圆筒中并且围绕着所述第一圆筒的圆周布置，每个所述内腔分别与一个所述流体口相连，每个流体口分别包括一个用于打开和关闭所述流体口的阀；所述流化床还包括控制装置，用于根据预定的程序来打开和关闭所述阀。
45.如权利要求41所述的流化床，其特征在于，所述出口通道位于所述第一和第二端壁上。
46.如权利要求41所述的流化床，其特征在于，还包括气体吹洗装置，其与所述封闭腔连通，以去除粘着在所述壳体上的颗粒物质。
47.如权利要求46所述的流化床，其特征在于，所述气体吹洗装置包括一个插入所述第二圆筒中并沿其圆筒轴线延伸的细长管，所述细长管具有至少一个位于细长管的壁中的孔，所述孔沿着位于所述第二圆筒中的细长管的长度布置。
48.如权利要求41所述的流化床，其特征在于，所述第一和第二圆筒安装在一个用于绕所述圆筒轴线旋转的框架上；所述流化床还包括驱动装置，其连接着所述第一和第二圆筒以便旋转它们；所述端壁在同心的第一和第二圆筒的端部安装在所述框架上并且与所述端部密封接合；所述用于将流体喷入封闭腔中以将颗粒物质流化的流体喷射装置包括一个流体入口，其位于所述端壁之一的一部分中，并且被定向成在所述同心的第一和第二圆筒的旋转过程中与至少一个内腔实现流动连通，以使所述至少一个内腔中的流体透过所述多孔的圆筒壁流入由所述第二圆筒限定的封闭腔中；所述流化床还包括一个流体出口通道，其位于所述端壁的第二部分上，并且被定向成在所述同心的第一和第二圆筒的旋转过程中与至少另一个内腔实现流动连通，以使流体从所述封闭腔透过所述多孔的第二圆筒壁流入所述至少另一个内腔中，并通过所述流体出口通道排出。
49.如权利要求48所述的流化床，其特征在于，还包括气体吹洗装置，其与所述封闭腔连通，以去除粘着在所述圆筒形壳体上的颗粒物质。
50.如权利要求49所述的流化床，其特征在于，所述气体吹洗装置包括一个插入所述第二圆筒中并沿其圆筒轴线延伸的细长管，所述细长管具有至少一个位于细长管的壁中的孔，所述孔沿着位于所述第二圆筒中的细长管的长度布置。
51.如权利要求48所述的流化床，其特征在于，所述容积式计量装置包括一个限定出预定容积的颗粒收集器。
52.如权利要求51所述的流化床，其特征在于，所述颗粒收集器包括一个收集板，所述收集板包括至少一个位于收集板的前表面中并且具有预定容积的空腔，所述收集板安置在所述出口通道中，使其所述前表面面对着所述封闭腔，以将来自所述流化床的颗粒聚集在所述至少一个空腔中。
53.如权利要求51所述的流化床，其特征在于，所述颗粒收集器包括一个支承板和一个安装在所述支承板的表面上的罩板，所述罩板包括至少一个具有所述预定容积的空腔。
54.如权利要求53所述的流化床，其特征在于，所述至少一个空腔是分别具有预定容积的多个空腔，所述空腔延伸穿通所述罩板，所述支承板包括孔，所述孔穿通所述支承板并且被以下述方式定位，即在所述所述罩板附装在所述支承板上后，所述罩板中的空腔与所述支承板中的孔对准；所述流化床还包括一个叠加在所述支承板与所述罩板之间的多孔过滤器，所述多孔过滤器允许气体从中流过，但不允许颗粒物质流过。
55.如权利要求54所述的流化床，其特征在于，所述颗粒收集器包括一个细长条板，多个支承板可拆卸地安装在所述细长条板上，其中每个支承板的后表面附着在所述细长条板的前表面上，每个支承板的前表面上分别安装着一个所述罩板，所述细长条板在其安装所述支承板的位置上被穿孔。
56.如权利要求55所述的流化床，其特征在于，还包括吸力装置，其与所述细长板条的后表面相接合，以便向所述颗粒收集器施加吸力。
57.如权利要求55所述的流化床，其特征在于，还包括一个定位机构，其用于横贯所述出口通道移动所述细长板条，以将每个装于所述支承板上的罩板分别定位在所述出口通道中。
58.如权利要求48所述的流化床，其特征在于，还包括搅动装置，其可操作地连接着所述流化床，以搅动位于所述壳体中的所述颗粒物质。
59.如权利要求58所述的流化床，其特征在于，所述搅动装置是下述装置之一：振动发生器，其用于传递振动能，以搅动所述颗粒物质；超声波发生器，其用于传递超声波，以搅动所述颗粒物质；声波发生器，其用于传递声能，以搅动所述颗粒物质。
60.如权利要求58所述的流化床，其特征在于，所述搅动装置包括一个气体搅动装置，该气体搅动装置包含一个与所述封闭腔连通的压缩气体供应源，并且用于去除粘着在所述壳体的壁上的颗粒物质。
61.如权利要求60所述的流化床，其特征在于，所述气体搅动装置包含至少一根管，所述管的一端连接着所述压缩气体供应源，至少一个喷嘴在所述封闭腔中的预定位置附装在所述管的自由端上。
62.如权利要求61所述的流化床，其特征在于，所述至少一根管是多根管，每根管的自由端上分别装有一个所述喷嘴，所述多根管中的一些由硬质材料制成。
63.如权利要求62所述的流化床，其特征在于，所述多根管中的至少一个由柔性材料制成，从而在处于有效气压状态下的气体流经所述柔性材料管时，所述柔性材料管上的装有所述喷嘴的所述自由端将在所述密封腔中移动。
64.如权利要求2所述的流化床，其特征在于，用于从壳体收取预定量颗粒物质的所述出口通道被以下述方式定位，即通过所述出口通道而从所述低浓度相态中收取所述颗粒物质。
65.如权利要求2所述的流化床，其特征在于，流化床在可提供出高密度相态的条件下操作；用于从壳体收取预定量颗粒物质的所述出口通道被以下述方式定位，即通过所述出口通道而从所述高浓度相态中收取所述颗粒物质。
66.如权利要求17所述的流化床，其特征在于，还包括搅动装置，其可操作地连接着所述流化床，以搅动位于所述圆筒形壳体中的所述颗粒物质。
67.如权利要求18所述的流化床，其特征在于，还包括搅动装置，其可操作地连接着所述流化床，以搅动位于所述圆筒形壳体中的所述颗粒物质。
68.如权利要求16所述的流化床，其特征在于，还包括气体吹洗装置，其与所述封闭腔连通，以去除粘着在所述壳体上的颗粒物质。
69.如权利要求17所述的流化床，其特征在于，还包括气体吹洗装置，其与所述封闭腔连通，以去除粘着在所述壳体上的颗粒物质。
70.如权利要求18所述的流化床，其特征在于，还包括气体吹洗装置，其与所述封闭腔连通，以去除粘着在所述壳体上的颗粒物质。
71.如权利要求17所述的流化床，其特征在于，所述容积式计量装置包括一个限定出预定容积的颗粒收集器。
72.如权利要求18所述的流化床，其特征在于，所述容积式计量装置包括一个限定出预定容积的颗粒收集器。
73.如权利要求25所述的流化床，其特征在于，所述至少一根管是多根管，每根管的自由端上分别装有一个所述喷嘴，所述多根管中的一些由硬质材料制成。
74.如权利要求73所述的流化床，其特征在于，所述多根管中的至少一个由柔性材料制成，从而在处于有效气压状态下的气体流经所述柔性材料管时，所述柔性材料管上的装有所述喷嘴的所述自由端将在所述密封腔中移动。
75.一种用于发放粉末的流化床，包括：
a)一个壳体，其限定出一个用于容纳颗粒物质的封闭腔，所述壳体包括：至少一个多孔壁，所述多孔壁的孔隙度被设计成允许流体流经所述多孔壁，但同时能够阻止容纳在所述壳体中的大部分颗粒物质穿过所述多孔壁；以及一个流体喷射装置，其用于将流体喷入所述封闭腔中，以将容纳在所述壳体中的颗粒物质流化，从而在所述壳体中仅形成低浓度相态的流化粉末或同时形成低浓度相态和高浓度相态的流化粉末；以及
b)定时控制的粉末收取装置，其连接着所述壳体，并且通过一个出口通道而与所述封闭腔实现流动连通，用于在预定的时段内从所述壳体收取所述颗粒物质。
76.如权利要求75所述的流化床，其特征在于，还包括气流引发装置，用于在所述封闭腔中引发有效气流模式，以减少颗粒物质向壳体的壁上的粘着。
77.如权利要求76所述的流化床，其特征在于，所述壳体包括一个圆筒，所述圆筒具有相隔的端壁，以限定出一个具有圆筒轴线的圆筒形壳体，其中，所述圆筒是多孔的；所述流化床还包括旋转装置，用于绕所述圆筒轴线旋转所述圆筒。
78.如权利要求75所述的流化床，其特征在于，所述定时控制的粉末收取装置包括设在所述出口通道中并且与一个计时器相连的阀装置，所述阀装置用于打开和关闭所述出口通道，以控制从所述封闭腔收取所述颗粒物质的时间长度。
79.如权利要求78所述的流化床，其特征在于，所述阀装置是一个位于所述出口通道中的电磁阀，一个控制装置连接着所述电磁阀，以操纵所述电磁阀，从而打开和关闭所述出口通道。
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