喷雾干燥装置的包括导流片框架的空气扩散器和将该空气扩散器装到喷雾干燥装置中的方法与流程

本发明涉及一种用于喷雾干燥装置的空气扩散器(air disperser)，其具有限定轴向方向和垂直于轴向方向延伸的径向方向的纵向轴线，并且包括通向限定在内半径和外半径内并且具有顶部、底部和外周壁的空间的空气入口、一组导流片和在所述内半径处的空气出口，该空气出口适合定位在雾化装置的供料出口之上，所述一组中的每个导流片具有在径向方向上的预定的长度并且大致上在轴向方向上垂直地定位在内半径和外半径之间的所述空间中。

发明背景

通常，喷雾干燥可以以多种方式实现，并且对于其应用的所有种类，喷雾干燥装置中的空气分配是一个最重要的部分。依据工厂设计(plant design)和要生产的产品类型，存在各种系统。空气扩散器的不同的设计或调节被用于喷雾干燥器中，以获得大致直线的“塞状流(plug-flow)”空气流或涡旋空气流。最常见的是空气扩散器置于喷雾干燥器顶板的顶部上，并且雾化设备放置在空气扩散器的中间处，因此确保了空气和雾化的微滴的最佳混合。

该组导流片布置在导流片框架中以在空气扩散器内部提供干燥空气的分配。包含这样的框架的现有技术空气扩散器的示例是US 4,227,896(Niro)和WO 2007/071238A1(Niro)。

在后一文献中，空气扩散器包括多个导流片，这些导流片在轴向方向上大致上垂直地定位并且大致上位于由管壁和空气扩散器的外壁限定的空间中的半径上，并且导流片中的至少一个在朝向空气扩散器的外壁的方向上覆盖从围绕雾化装置的管壁的整个半径的至少90％，并且其余的所述导流片沿着管的圆周分布在半径上。导流片传统上焊接到空气扩散器的附近部分或多个部分。

虽然这种空气扩散器提供可靠的操作，但是空气扩散器的制造方式相对复杂并且带来一些缺点，因为每个导流片必须焊接在准确的位置上。除了对制造资源的需求增加之外，焊接本身不可避免地导致轻微的变形，这进而可能导致空气流的精度降低。此外，在某些应用领域中，卫生是关键因素，且彻底清洁空气扩散器的所有部件是必不可少的。

发明概述

本发明的目标在于提供一种用于喷雾干燥装置的空气扩散器，其中制造和操作的状况被改善。

在第一方面，此目标和另外的目标通过在导言中提到的类型的空气扩散器的设置实现，该空气扩散器进一步的特征在于，至少所述空间的底部和外壁由基本模块提供，顶部由顶部板提供，所述一组导流片可释放地固定到固定设备以形成框架，并且所述框架通过顶部板在轴向方向上相对于基本模块固定。

以这种方式，包括由固定设备连接的导流片的框架可以作为单独的单元处理，该单独的单元进而通过强制接合(positive engagement)或仅通过配合锁定(fit-locking)——即在不使用螺栓或类似物的情况下通过将顶部板安装在基本模块的顶部上——固定到基本模块，从而封闭设置在基本模块中的空间中的框架。因此，一旦包括导流片和固定设备的框架被移除，导流片可以以简单的拆卸操作与固定设备分离，并且随后被清洁，正如基本模块可以被单独清洁一样。相应地，当在清洁之后装配空气扩散器时，框架可以容易地重新插入到基本模块中。此外，导流片的数量可以根据需要变化，并且因此，一组导流片可以在尺寸和数量方面根据空气扩散器的特定应用领域而改变。最后，由于包括一组导流片的框架通过固定设备固定，因此焊接可以减少到最小。

文中使用的术语“空气扩散器”意为供应用在喷雾干燥器中的干燥气体的任何扩散器。技术人员应知道，当要被雾化的液体是水溶液时，空气常常被用作干燥气体，而当要被雾化的液体是非水溶液或必须避免产品的氧化时，更可能使用诸如氮气的惰性气体。相应地，术语“干燥空气”包括可以用在喷雾干燥工艺中的所有类型的干燥气体。另外，术语“喷雾干燥”应被解释成包括包含供料的干燥、冷却以及调节的任何工艺。

关于术语“可释放的”等，应当注意，其应当被解释为包括在基本上不使用工具，并且在不破坏例如焊接接头、密封构件等的基本上永久的连接或接头的情况下容易固定和释放的任何连接。

在一个优选的实施方案中，固定设备包括至少一个环，该至少一个环被布置为与内半径和外半径大体上同心，至少一个环各自具有在从内半径到外半径的范围内的半径。一个环或多个环提供良好限定的位置，并且使得可能以可靠且可再现的方式将该组导流片固定到固定设备并且进而固定到空气扩散器的基本模块。

在该优选实施方案的进一步改进中，固定设备包括两个或更多个环，每个环具有在从内半径到外半径的范围内的不同的半径。这增加了框架的稳定性，并且更进一步提高了该组叶片的位置的精度。

原则上，该组导流片可以连接到固定设备并以任何合适的方式固定到基本模块，从而允许可释放地固定该组导流片。在机械上简单但可靠的一个实施方案中，环和/或该组导流片包括允许所述框架中的所述至少一个环和该组导流片之间可释放的接合的接合装置。在该实施方案的进一步改进中，接合装置包括形成在每个导流片中以接收相应环的至少一个狭缝，每个环优选地设置有相应的狭缝。

为了更进一步提高精度，另一实施方案向基本模块和/或固定设备提供保持装置，该保持装置防止包括该组导流片和固定设备的框架相对于基本模块的旋转运动。在该实施方案的改进中，保持装置包括形成在基本模块中的突起，以与相应环中的对应孔配合。

导流片的形状可以采取任何合适的形式；然而，在一个实施方案中，导流片设置有上部边缘，该上部边缘具有在内半径处的高度小于在外半径处的高度的弯曲带角状的形状(curved cornute-like shape)。

为了封闭设置在基本模块中并且该组导流片定位在其中并且仍然提供相对容易地接近包括该组导流片和固定设备的框架的空间，封闭所述空间的可选地为两部分式顶部板的顶部板可以通过固定装置可释放地连接到基本模块。这提供了可靠的闭合，同时允许相对容易地接近。在一个实施方案中，顶部板具有与导流片的上部边缘部分或完全对应的形状。

考虑到空气入口相对于空气扩散器的位置和设计，有利地计算各个导流片的长度，以便以均匀的方式在水平面中分布空气流。空气入口可以相切于或径向于空气扩散器。在提供该优点的另一优选实施方案中，该组导流片中的至少一些导流片可具有沿径向方向测量的不同长度。

在另一优选实施方案中，基本模块形成为双壁单元，其包括下部部分和上部部分，并且其中所述空间的底部和外壁由上部部分形成。因此，基本模块可以在整个空气扩散器的范围内使用，其中该组导流片和导流片定位在其中的空间定位成适合于特定需要，而基本模块保持相同。

为了改善操作条件，可以在基本模块的下部部分和上部部分之间插入隔离材料。

基本模块可以形成为一个整体元件；然而，在关于制造条件有利的一个实施方案中，下部部分和上部部分通过至少一个连接元件彼此连接。

空气扩散器还可以设置有用于与所述基本模块和可选地与所述顶部板可释放连接的隔离模块。这更进一步改善了操作条件，并且同时，隔离模块提供了空气扩散器的外表面。

可以提供单独的空气入口部件以连接到基本模块。

根据本发明的第一方面的空气扩散器可以用在合适类型的喷雾干燥装置中。空气扩散器可以以传统方式使用，即通过将空气扩散器安装到干燥室的顶板。在包括双壁的基本模块的实施方案的有利应用中，基本模块的下部部分适于形成喷雾干燥装置的干燥室的顶板。

在第二方面中，提供了一种用于装配喷雾干燥装置的空气扩散器的方法。

通过提供该组导流片和固定设备之间的强制的可释放的接合，并且进而提供与基本模块的强制的可释放的接合以防止该组导流片在径向、切向和轴向方向上的移动，在喷雾干燥装置中装配空气扩散器是有利的，并且能够实现容易的接近和拆卸。

更多细节以及优势将从详细描述和所附权利要求呈现。

附图简述

下面，将通过优选的实施方案的以下描述并参考附图进一步详细描述本发明，在附图中：

图1示出了安装在喷雾干燥装置的顶板中的现有技术空气扩散器的局部透视且剖视的视图；

图2和图3示出了本发明第一实施方案中的空气扩散器的局部透视且剖视的视图；

图4是图2和图3中示出的空气扩散器的细节的透视图；

图5是图2和图3中所示的空气扩散器的细节的透视图，示出了包括导流片和固定设备的框架；

图6是图5中所示的框架的侧视图；

图7是图5中所示的框架的俯视图；

图8是第一实施方案的空气扩散器的俯视图；

图9是图8的空气扩散器沿着线A-A的较大比例的剖视图；

图10是图9的部分B的更大比例的局部剖视图；以及

图11示出了根据本发明的空气扩散器的另一实施方案的概略剖面图。

本发明以及优选实施方案的详细描述

在图1中，示出了大致由1标示的现有技术喷雾干燥装置的顶部的相关部分。喷雾干燥装置1包括干燥室2，要被喷雾干燥的供料通过合适的雾化装置3在干燥室的顶部处被引到干燥室2，并且该要被喷雾干燥的供料在干燥室中通过经由大致由4标示的空气扩散器引入的干燥空气被置于可能涡旋的向下运动，该空气扩散器被安装在喷雾干燥装置的干燥室2的顶板处。喷雾干燥装置可例如形成喷雾干燥设备的部分，在该喷雾干燥设备中还有另外的部件，在该喷雾干燥设备中进行干燥过程以及与材料干燥相关联的其它过程。

现在参考图2至图10，根据本发明的由4标示的空气扩散器的第一实施方案将被更详细地描述。应注意，根据本发明的空气扩散器适合内置在其中的喷雾干燥装置的部分可对应于现有技术装置的那些部分，但也可在某些细节上变化。

空气扩散器4具有纵向轴线，该纵向轴线界定轴向方向和垂直于轴向方向延伸的径向方向。轴向方向y在图9中标示出。空气扩散器在示出的实施方案中经由单独的空气入口部件8连接到干燥空气或气体的供应处，并且具有通向界定在内半径和外半径内的空间45的空气入口81。如在图2中最清楚地示出的，空间45由顶部、底部和外周壁限定。在示出的实施方案中，如将在下面进一步详细描述的，顶部由顶部板6提供，并且底部和外壁由基本模块5构造。一组导流片7被安置在空间45内。空气出口82存在于内半径处，并且在安装情况下环绕雾化装置的诸如喷嘴或旋转雾化器的供料出口。

所述一组的每个导流片7在径向方向上具有预定长度，并且在内半径和外半径之间的空间45中，大体上在轴向方向上垂直地定位。导流片7通过固定设备10、11并且仅通过强制接合相对于基本模块5可释放地固定。在所示的实施方案中，固定设备包括两个环10、11，该两个环10、11与内半径和外半径大体上同心地布置，至少一个环各自具有从内半径到外半径的范围内的半径，并且其中导流片7连接到环并且相对于基本模块5固定。总之，这使得导流片可以在没有工具或无需移除焊接的情况下从基本模块移除。

如所示的，固定设备包括两个或更多个环，每个环10、11具有在从内半径到外半径的范围内的不同的半径。固定设备包括允许所述至少一个环10、11和导流片7之间可释放的接合的接合装置。

特别参考图4和图5的详细视图，将更详细地描述该组导流片和固定设备接合以形成框架以及固定到基本模块。在所示的实施方案中，构成固定设备的环10、11和该组导流片各自包括允许框架中的环10、11和该组导流片7之间的可释放的接合的接合装置。

接合装置包括至少一个狭缝，在这里两个狭缝701、711形成在该组导流片7的每个导流片(这里由标记为75的导流片代表)中，以接收相应的环10、11。这原则上可以是足够的，但是在所示的实施方案中，每个环10、11设置有对应的狭缝101、111。因此，狭缝701与狭缝101配合，且狭缝711和狭缝111配合。以这种方式，该组导流片7锁定到构成所示实施方案中的固定设备的环10、11，该组导流片7不仅在轴向方向上锁定到环10、11，而且还防止相对于环10、11旋转。

为了防止包括该组导流片7和固定设备10、11的框架相对于基本模块5的旋转运动，基本模块5和/或固定设备10、11包括保持装置。在所示的实施方案中，保持装置包括形成在基本模块5中的突起54a、54b、55a、55b，以与相应的环10、11中的相应的孔10a、10b、11a、11b配合。

在图2至图11中示出的实施方案中，基本模块5形成为双壁单元，其包括下部部分51和上部部分52，并且其中空间45的底部和外壁由上部部分52形成。如在图10的详细视图中最清楚示出的，空气扩散器设置有插入下部部分51和上部部分52之间的隔离材料53。

在示出的实施方案中的空气扩散器的基本模块5的外周处，下部部分51和上部部分52通过连接元件56互相连接。

特别是如在图8和图9中示出的，根据示出的实施方案的空气扩散器包括用于与基本模块5可释放连接的隔离模块9。可选地，隔离模块9也可以与顶部板6连接。

在沿着基本模块的外周的一个点处，单独的空气入口部件8被连接到基本模块5。尽管没有详细示出，但是部件8包括用于供应干燥空气的管，并且该部分连接到至空间45的切向方向或径向方向上的空气入口81。

在图2至图11示出的实施方案中，导流片7设置有上部边缘，该上部边缘具有在内半径处的高度小于在外半径处的高度的弯曲带角状的形状。不过，其它形状是可能的。

在这个实施方案中，空间45的顶部被单独的顶部板6封闭。可选地是两部分式顶部板的顶部板6通过合适的固定装置被连接到基本模块，此处被螺栓固定到基本模块5，但是至基本模块5的其它可释放的连接也是可能的。同样在这个实施方案中，顶部板6具有对应于导流片7的上部边缘的形状。接近顶部板6的外边缘经由密封件57邻接基本模块5的上部部分52的阶梯部分。

无论顶部板的形状如何，它可形成在轴向方向y上的强制接合，以阻止由一组导流片和固定设备构成的框架的移动。

该组导流片7中的至少一些导流片可以具有沿径向方向测量的不同长度。在申请人的上述WO 2007/071238 A1中详细描述了导流片的变化长度的基本原理。一个导流片在径向方向上具有最大外延(largest extent)，并且剩余的导流片由相应的形状制造，仅从径向向外定位的一个端部边缘做得更短，使得该组导流片的所有导流片在安装时具有向内的大体上相同的外延。

在图11中，大致由35标示的本身已知类型的喷嘴喷枪已被插入，以穿过空气扩散器在空气出口82处伸出。因此，雾化装置3在喷雾干燥装置的运行期间提供液体供料(没有示出)的雾化。

关于空气扩散器的部分的材料以及制造方式，导流片可以由任何合适的材料，例如由金属材料，通常由钢制成，并且通过激光切割形成。指示包括一组导流片和固定设备的框架中的位置的记号也可以通过激光切割被提供。可能的其它材料是其它金属材料或复合材料，但是聚合物和陶瓷材料可以使用诸如注射模制、压铸等制造技术被使用。

基本模块5和顶部板6的制造可以以任何合适的方式进行。在申请人的与本申请同日提交的共同未决的申请中详细描述了一个示例。

根据本发明的空气扩散器适合于内置在其中的喷雾干燥装置的剩余部分没有示出。这些部分可以例如对应于标示现有技术的图1中的那些部分。在根据本发明的空气扩散器的使用的一个具体领域中，基本模块的下部部分51适合于形成喷雾干燥装置的干燥室的顶板。

原则上，装配空气扩散器的方式可以被随意地选择，只要这些装配方式满足提出的需求。

在一种用于装配喷雾干燥装置的空气扩散器的方法中，包括以下步骤：

提供具有空气入口81的基本模块5，

提供一组导流片7，

提供固定设备10、11，

将该组导流片7连接到固定设备10、11以形成框架，以及

将框架相对于基本模块5可释放地固定，以防止框架在轴向方向上的移动。

在一些应用领域中，该方法可以包括将空气扩散器安装在喷雾干燥装置中的附加步骤。

在该方法的进一步改进中，提供如上所述的顶部板。导流片和固定设备的框架可以定制以提供包括12-24个导流片的一组导流片，特别结合该组导流片中的至少一些导流片在径向方向上具有不同长度时。在这种情况下，每个导流片被单独地标记，以能够正确地识别和定位导流片。

本发明不应认为是限定于上面示出和描述的实施方案，而可以进行特征的各种改进与组合而不脱离以下权利要求的范围。