一种用于流化床处理系统的搅拌系统及其方法

专利名称：一种用于流化床处理系统的搅拌系统及其方法
技术领域：
本发明总的涉及一种流化床处理系统，更具体地说，涉及一种用于流化床处理系统的搅拌系统。
流化床处理系统和方法可以有各种不同的应用。例如，可以用流化床处理系统和方法对需进一步处理或排放的湿颗粒进行干燥。流化床处理系统和方法还可以通过在同一颗粒核上均匀涂上多个相同的层来给颗粒涂层。另外，可以用流化床处理系统和方法使颗粒聚集成大颗粒，其中，大颗粒中的原始颗粒还是一样的。
在流化床处理系统和方法中，将需处理的颗粒装进一个容器中，然后使其流化进入一个膨胀室中。如果要给颗粒涂层或粒化，就将一种溶液喷在颗粒上。因为具有溶液，所以颗粒要么被涂层要么开始聚集在一起形成更大颗粒。不管溶液是否喷到颗粒上，当颗粒在膨胀室中下降时变干，然后回吹上来。持续这样的上下过程直到颗粒变干和/或已经涂上需要的涂层或结块为止。颗粒然后从该容器中排出。
现有系统中有问题的区域是在床中或容器底部，要流化的颗粒处在该位置。当空气吹进产品室的床上使颗粒流化和混合时，在颗粒床上时常形成有大的气泡或气穴。这些气泡或气穴扰乱流化过程，使容器床上的颗粒不能均匀地流化通过容器进入膨胀室。流化作用的这种不均匀性还扰乱了容器床上的换热，因此热量不能均匀地分布在整个颗粒床上。流化作用的这种不均匀性还可能引起容器床上颗粒不希望的暂时的结块。当这些不需要的结块在处理期间最终被打碎时，就产生一种称作“褐眼(brown eye)”的美术意义上令人不快的情况。为减小这些问题，通常减小可装进容器的颗粒投料量和喷射速率，但是这将减小流化床处理系统的产量。
克服这些问题的有效系统和方法还没有出现。例如，为了克服这些流化问题，就简单安装一个叶片或螺旋桨来绕容器底部周围转动，这不能有效工作。在容器的床中，螺旋桨上的颗粒重量使螺旋桨很难绕容器转动。结果，需要驱动螺旋桨的电机过大并且昂贵。另外，由于颗粒的重量，螺旋桨端部易于卡住。可以减少装入容器的颗粒投料量，但是这会减少流化床处理系统的产量。
根据本发明一个实施例的一种带搅拌系统的流化床处理系统，它包括一个有一内部的产品室和多个细长构件。该细长构件至少部分地横穿产品室内部延伸，这些构件位于装颗粒的产品室中。该装置还包括用来促使细长构件搅拌产品室中颗粒的系统。
根据本发明另一个实施例的一种带搅拌系统的流化床处理系统，它包括一个有一内部的产品室和多根管子。管子至少部分地横穿产品室内部延伸并位于装颗粒的产品室中。每个管子有至少一个位于产品室内的喷口。一个第一流体源与每个管子连接，以便给管子提供第一流体并经过喷口出来搅拌颗粒。
根据本发明另一个实施例的一种带搅拌系统的流化床处理系统包括一个带内部的产品室和多个交叉轴。交叉轴至少部分地横穿产品室内部延伸并位于装颗粒的产品室中。一个驱动系统与交叉轴连接，它使交叉轴在至少一个方向振荡。
根据本发明另一个实施例的一种带搅拌系统的流化床处理系统包括一个带内部的产品室和至少一个轴。该轴至少部分地横穿产品室内部并沿一个第一轴线延伸，它绕第一轴转动，并位于装颗粒的产品室中。多个搅拌棒从该轴伸出。连接有一个驱动系统，它使轴绕该第一轴线转动。该系统可以包括多个横穿产品室延伸的轴，每个轴沿它自己的轴线延伸并绕自己轴线转动。
根据本发明另一个实施例的一种带搅拌系统的流化床处理系统的方法包括多个步骤。首先，将颗粒装入产品室；产品室带多个横穿产品室的床延伸的细长构件。一旦颗粒被装进该产品室，用该细长构件搅拌颗粒。用来自第一流体源的第一流体使至少一部分颗粒流化进入产品室上方的膨胀室中。可以用来自第二流体源的第二流体喷给流化过的颗粒。
本发明提供许多优点，其中包括在颗粒变干或形成大颗粒之前，能够减小或防止在产品室中瞬时结块的形成。结果，可以减小或消除被称为“褐眼”的情况。
本发明的另一个优点是连续搅拌产品室的几乎整个床的颗粒，而不是没有搅拌或仅仅周期地搅拌经过产品室的床的部分颗粒。结果，本发明使产品室中颗粒的流化和传热特性更均匀。因为更均匀的流化和更好的传热，可以将更大的颗粒投料量装进产品室，而且可以用更高的喷洒速率从而提高流化床处理系统的产量。
本发明的再一个优点体现在一个搅拌系统上，该搅拌系统提供了更好的搅拌控制，该搅拌系统中有管子，管子上有喷口，因为有一个独立的流体源给管子提供流体来搅拌颗粒，所以该独立流体源来自用来流化颗粒的流体源。结果，为了搅拌颗粒以及为了流化颗粒，可以使得如流体的流量、流体温度等特征优化。
本发明的再一个优点体现在一个搅拌系统上，该搅拌系统有至少一个轴，该轴沿着第一轴线、横穿产品室的至少一部分延伸，并绕该第一轴线转动。该搅拌系统与装在产品室底部的、其转动受产品室中颗粒重量限制的螺旋桨相比，可以更容易转动而不会被卡住。


图1是根据本发明一个实施例的带搅拌系统的流化床处理系统的截面图；图2是图1所示搅拌系统的透视图；图3A是根据本发明另一个实施例的产品室中搅拌系统的透视图；图3B是沿图3A中线3B-3B的搅拌系统和产品室的局部截面图；图4A是根据本发明再一个实施例的产品室中搅拌系统的透视图；图4B是根据本发明另一个实施例的产品室中搅拌系统的透视图。
图1和2示出一种根据本发明一个实施例的流化床处理系统10，比如干燥机、涂料器或成粒机，它有一个搅拌系统12(1)。流化床处理系统10包括一个产品室14和搅拌系统12(1)。在该具体实施例中，搅拌系统12(1)包括多个管子16，管子16上有喷口18和与管子16连接的流体源20。本发明提供一些优点，其中包括能够达到使穿过产品室14的床22的流化和传热特性更均匀。
更具体地说，参考图1和2所示的具体实施例，产品室14有一顶部开口24，一底部开口26，一内部27，和一个从顶部开口24向下向内倾斜的漏斗形状，尽管根据需要或要求产品室14可以有其他形状，比如锥形的一部分，也可以从顶部开口24向底部开口26垂直或按其它方向倾斜的形状。尽管可以采用其它形式的连接件，可以有一法兰28从产品室14的紧邻顶部开口24的侧边伸出，该法兰使产品室14紧固在膨胀室30上。在该具体实施例中，筛子32横穿底部开口26与产品室14连接，尽管如果需要的话可以用其它形式的支持件支撑颗粒P，支撑件也可以连接到其它位置。筛子32有合适的筛目尺寸来支承底部开口26附近的产品室14的床22中的颗粒P。
多个管子16基本横穿产品室14的床22延伸，当然也可以用单个管子16而且单个或多个管子16可以只在产品室14的床22的一部分上延伸。多个喷口18与产品室14的床22中的管子16连接，当然如果需要的话喷口18的数量及其位置也可以变化。布置喷口18向产品室14的床22中的颗粒P喷洒流体，如空气，以搅拌颗粒P。通过安置管子16和喷口18使其基本横穿产品室14的床22的所有部分延伸，颗粒在整个床22上连续被搅拌，这导致产品室14中的颗粒P更均匀的流化和传热。管子16与供给管34的一端连接，供给管34穿过产品室14的侧壁。供给管34可以包括一个控制供给颗粒P的流体量的阀(未示)。虽然示出了供给管34，但是供给管34不是必需的，比如一个或更多管子16可以从产品室14伸出与流体源20连接。
在该具体实施例中，给产品室14的床22中的管子提供流体如空气的流体源20与供给管34的另一端连接。采用一个独立流体源20，它与下面描述的用于流化供给系统38的流体源36分开，这样可以与颗粒P的流化无关地单独控制颗粒P的搅拌。结果，为搅拌和流化可以分别使一些因素优化，如来自流体源20和36的流量、流体源20和36的温度。当流体从喷口18吹出时，产品室14中的颗粒P被搅动。为了使颗粒P流化，从流化供给系统38吹进的流体产生的搅动使颗粒P混合、打破瞬变过程、加湿大团、并且打破吸附在颗粒P中的气泡。对于本领域的普通技术人员来说，显然可以采用一种用于流化供给系统的控制系统(未示)，用来操作如打开流体供给系统、调节来自流体供给系统的流量、调节来自流体供给系统的流体温度，因此下面不再描述。
参考图3A和3B，示出一个可选择的实施例用于搅拌系统12(2)。在该具体实施例中，多个轴40交叉并且基本横穿产品室14的床22延伸，当然当需要时，也可以采用单个轴40，而且单个或多个轴40可以只在产品室14的床22的一部分上延伸。在该具体实施例中，交叉轴40连接形成一个格子结构，当然轴40也可以交叉成其他形状，如重叠形状。此外，通过使轴40基本横穿产品室14的整个床22延伸，如图所示，颗粒P在整个床22上连续被搅拌，这导致产品室14中的颗粒P更均匀的流化和传热。
将交叉轴40安装到支撑轴27上，支撑轴27穿过产品室14中的开口29延伸。如图3B所示，支撑轴27松松地与通孔29配合以提供一个细小间隙31。细小间隙31为支撑轴27移动、振荡或振动(如在箭头所示的X和/或Y向上)提供空间。虽然未示出，但为了防止颗粒从间隙31渗漏出来，可以在产品室14的外侧将流体如空气吹到开口29处。
参考图3A和3B，在该具体实施例中，振荡器或电机42与交叉轴40连接，使交叉轴42在两个方向上运动或振荡。对于本领域的普通技术人员来说，显然可以采用一种用于振荡器或电机42的控制系统(未示)，用来操作如打开振荡器或电机42、调节振荡速率、调节振荡方向，因此下面不再描述。在该具体实施例中，交叉轴40可以在X和Y向两个方向上运动或振荡，如图3A和3B的箭头所示，当然如果需要的话交叉轴40可以仅在一个方向或以其他方向如环状振荡。
参考图4A和4B，示出搅拌系统的又一个实施例。在图4A所示的实施例中，多个轴44基本横穿产品室14的床22延伸，每个轴沿它自己的轴线延伸，当然需要时可以使轴44只在产品室14的床22的一部分上延伸。此外，通过定位轴44使其如所示那样基本横穿产品室14的整个床22延伸，颗粒P在整个床22上连续被搅拌，这导致产品室14中的颗粒P更均匀的流化和传热。虽然图4A所示的具体实施例示出的搅拌系统12(3)有三个轴，但是只要需要，搅拌系统12(4)可以作成如图4B所示的有单个轴44，或有两个或四个或更多轴44。
在该具体实施例中，从每个轴44伸出多个搅拌棒46。当轴44转动时搅拌棒46帮助搅拌床22中的颗粒P。在该具体实施例中，搅拌棒46基本是直的，当然搅拌棒46可以有其他形状，比如J-形，L-形，或S-形，以及其他形状。另外，虽然在该具体实施例中，每个轴44有多个搅拌棒46，但是可以改变搅拌棒的数量。例如，每个轴44可以有一个搅拌棒46或没有搅拌棒46。当轴44转动时，搅拌棒46帮助混合和流化产品室14中的颗粒。
紧邻每个轴44的一端连接有驱动系统48。在该具体实施例中，驱动系统48包括齿轮箱50和电机52，齿轮箱紧邻每个轴44的一端与之连接，电机与齿轮箱50连接使齿轮和轴44转动。由于齿轮箱50和电机52的部件和操作对于本领域普通技术人员是已知的，所以这里不再详细描述。驱动系统48使每个轴44绕自己的轴线转动。
返回来参考图1A和1B，流化床处理系统10包括使产品室14中的颗粒P流化的流化供给系统38，它包括鼓风机54和带出口58的导管56，出口58的布置使流体沿图1B中箭头A所示方向穿过底部开口26进入产品室14中。流化供给系统38还可以包括将流体加热到合适温度的加热器60，该温度使颗粒P适于涂层或烧结。在该具体实施例中，流化供给系统38供给的流体是空气，当然需要的话可以采用其他类型的流体。
一个排料口62限定在导管56的出口58和产品室14的底部开口26之间，并且基本围绕导管56的出口58和产品室14的底部开口26延伸，导管56的出口58是为流化供给系统38而设的。排料口62提供一个通道，使颗粒从产品室14的几乎所有侧迅速排出颗粒。
一收集室64与产品室14连接，使其布置在排料口62周围。当排料口62打开时，收集室64接收来自产品室14的颗粒P。
一个侧排料机构66安在产品室14的内部，可以移动到盖住排料口62的第一位置、和移动到露出排料口62的第二位置、和移动到可以部分露出排料口62并允许控制排出率的中间位置。虽然在该具体实施例中，侧排料机构66位于产品室14的内侧上，但是侧排料机构66可以安在其他位置，比如产品室14的外侧，只要侧排料机构66可以移动到第一、第二和中间位置就行。
膨胀室30有内部67和底部开口68，该开口在顶部开口24周围与产品室14连接。在该具体实施例中，膨胀室30有法兰70，法兰70绕膨胀室30延伸并用螺栓或其他连接装置72固定到产品室14的法兰28上。
膨胀室30还可以包括带喷嘴76的喷枪74，喷枪通过管子与流体源78连接，流体源78提供流体，如像水或涂层溶液的粘结溶液。布置喷嘴76使流体向下喷向产品室14中，并喷到颗粒P上，颗粒P已经被流化供给系统38从产品室14流化进入膨胀室30的内部。虽然只示出一个带喷嘴76的喷枪74，但是如果需要的话，流化床处理系统10可以有多个带一个或多个喷嘴76的喷枪74。
可以连接一个过滤器80使其横穿膨胀室30的顶部开口82。过滤器80用来在空气从膨胀室30的顶部排出之前滤掉空气中的流化颗粒。一个机构(未示)可以与过滤器80连接，周期地摇动过滤器80把捕获的颗粒排回膨胀室30和产品室14。
参考图1A-4B，下面将讨论用于颗粒P的流化床处理的方法。首先，将要涂层或烧结的包括单一或多个成分的颗粒P装入产品室14中。颗粒P沿侧排料机构66的内表面留在筛子32上，根据装进产品室14的颗粒数量可以将颗粒P留在产品室14的内表面上。根据本发明，可以装进产品室14中的颗粒P的容量比以前可能的容量大。结果，提高了用于颗粒流化处理的设备的产量。
一旦颗粒P装进产品室14中，搅拌系统12开始搅拌颗粒P，使产品室14的床22中的颗粒P的流化和传热特性更均匀。如图2所示，颗粒P可以被由喷口18吹出的、由管子16提供的流体搅拌，管子16基本横穿产品室14的床22延伸。可选择地如图3A所示，颗粒P可以被振荡或振动的交叉轴40搅拌，该交叉轴40基本横穿产品室14的床22延伸，或者如图4A所示，颗粒P可以由带多个搅拌棒46的转动轴44搅拌，转动轴44基本横穿产品室14的床22、绕它们各自的轴线延伸。
本发明的一个优点是搅拌系统12基本横穿产品室14的床22延伸，所以可以连续搅拌颗粒P。用这种横穿产品室14整个床22的颗粒搅拌而不是不搅拌或周期地搅拌产品室14中的部分颗粒P，这样使得流化和传热特性更加均匀。
同时，流化供给系统38用于供给流体，比如在该具体实施例中是空气，经过导管56到达留在筛子32上和产品室14中的颗粒P上。吹来的流体使一些颗粒P流化进入膨胀室30里。同时，加热器60将吹来的流体加热到适于干燥、涂层或烧结的温度。本发明的另一个优点是搅拌系统12可以与流化供给系统38分开工作。结果，可以将搅拌系统12和流化供给系统38都调节到它们自己的最佳设定值。
一旦一些颗粒P已经被流化，那么在该具体实施例中，膨胀室30中的可选择的喷枪74将来自流体源78的流体从喷嘴76喷向颗粒P。流化的颗粒P被带到膨胀室30中的某一位置，在该位置颗粒与喷枪74喷出的细的流体薄雾接触。当流化的颗粒P变湿时，颗粒开始下落。湿的或带涂层的颗粒P因其重量增加而移向膨胀室30的低处。当颗粒P下降时，它们被干燥并变轻然后被吹上来再次被喷洒。在这个过程中，过滤器80周期地摇动将过滤器80捕获的所有颗粒P向下释放回到膨胀室30和产品室14中。
喷枪74继续喷溶液直到涂层或烧结的颗粒P变大到要求的尺寸。此刻关闭喷枪74。流化供给系统38继续将流体供进产品室14中来干燥颗粒P，搅拌系统12继续搅拌产品室14的床22中的颗粒P，防止出现不需要的聚集。当颗粒P达到要求的湿度或干度时，则关闭流化供给系统38。如果不用喷枪74，那么颗粒P被简单流化直到它们已经足够干燥。
颗粒P积累在紧邻侧排料机构66和排料口62的产品室14中。将侧排料机构66从第一位置移向第二位置，或者移到一个至少部分地暴露或打开排料口62的中间位置。可以通过控制侧排料机构62打开的排料口62的开度来控制排出率。一旦所有颗粒P已经排出产品室14，那么将侧排料机构66从第二或中间位置移向第一位置盖住排料口62。现在产品室14准备接受更多颗粒P以开始下一个过程。
尽管已经描述了本发明的基本概念，但是对于本领域的普通技术人员，显然前面的详细披露意图是仅用示例方式表示，但并不限于此。虽然这里不特意说明，但是本领域普通技术人员可以进行各种替换、改进和修改。这些替换、改进和修改意味着由此得到暗示，并在本发明的精神和范围内。因此，本发明仅限于所附的权利要求及其等同物中。
权利要求
1.一种用于颗粒的流化床处理系统，包括一个带内部的产品室；多个细长构件，细长构件至少部分地横穿产品室的内部延伸，该细长构件位于装颗粒的产品室中；和与搅拌产品室中颗粒的细长构件啮合的装置。
2.根据权利要求1所述的流化床处理系统，其特征在于，每个细长构件是一个管子，每个管子有至少一个喷口。
3.根据权利要求2所述的流化床处理系统，其特征在于，啮合装置包括至少一个流体源，连接的流体源给管子供流体并从产品室中的喷口喷出。
4.根据权利要求1所述的流化床处理系统，其特征在于，每个细长构件包括轴，轴横穿产品室的主要部分延伸。
5.根据权利要求4所述的流化床处理系统，其特征在于，啮合装置包括使轴在至少一个方向振荡的驱动系统。
6.根据权利要求5所述的流化床处理系统，其特征在于，驱动系统使轴在至少两个方向振荡。
7.根据权利要求4所述的流化床处理系统，其特征在于，这些轴交叉形成一个格子状结构，该结构横穿产品室的主要部分延伸。
8.根据权利要求4所述的流化床处理系统，其特征在于，啮合装置包括一个使轴转动的驱动系统。
9.根据权利要求8所述的流化床处理系统，其特征在于，还包括多个从每个轴伸出的搅拌棒。
10.根据权利要求8所述的流化床处理系统，其特征在于，驱动系统包括一个齿轮箱和一个电机，齿轮箱使每个轴与电机连接。
11.根据权利要求1所述的流化床处理系统，其特征在于，还包括一个带内部的膨胀室，膨胀室的内部与产品室的内部相连；一个伸进膨胀室的喷射装置，它与一个第二流体源连接并将第二流体喷到已经流化的颗粒上；和一个提供第三流体的第三流体源，用来使产品室的至少一部分颗粒流化进入膨胀室。
12.一种流化处理颗粒的方法，包括将颗粒装入产品室；用多个细长构件搅拌产品室中的颗粒；和用来自第一流体源的第一流体使至少一部分颗粒流化进入一膨胀室。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，搅拌颗粒的步骤还包括将来自第二流体源的第二流体提供给颗粒，其中的细长构件是带至少一个喷口的管子，每个管子与该第二流体源连接。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，搅拌颗粒的步骤还包括移动颗粒中的该细长构件。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该细长构件交叉穿过产品室的主要部分。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，搅拌颗粒的步骤还包括使交叉的细长构件在一个方向振荡。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，搅拌颗粒的步骤包括使交叉的细长构件在两个方向振荡。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，每个细长构件是一个带多个搅拌棒的轴，搅拌棒从该轴伸出。
19.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，搅拌颗粒的步骤包括转动该轴。
20.一种用于颗粒的流化床处理系统，包括一个带内部的产品室；若干管子，管子至少部分地横穿产品室的内部延伸，管子位于装颗粒的产品室中；每个管子上至少连接有一个喷口；和与每个管子连接的第一流体源，第一流体源将第一流体供给管子并通过喷口进入颗粒中。
21.根据权利要求20所述的流化床处理系统，其特征在于，还包括一个带内部的膨胀室，膨胀室的内部与产品室的内部连接；一个伸进膨胀室的喷射装置，它与一第二流体源连接并将第二流体喷到已经流化的颗粒上；和一个提供第三流体的第三流体源，用来使产品室的至少一部分颗粒流化进入膨胀室的内部。
22.一种用于颗粒的流化床处理系统，包括一个带内部的产品室；多个交叉轴，交叉轴至少部分地横穿产品室内部延伸，该交叉轴位于装颗粒的产品室中；和一个使交叉轴在至少一个方向振荡的驱动系统。
23.根据权利要求22所述的用于增大颗粒的装置，其特征在于，该驱动系统使交叉轴在两个方向振荡。
24.根据权利要求23所述的流化床处理系统，其特征在于，还包括一个有内部的膨胀室，膨胀室的内部与产品室的内部相连；一个伸进膨胀室的喷射装置，它与一个第一流体源连接并将第一流体喷到已经流化的颗粒上；和一个提供第二流体的第二流体源，用来使产品室的至少一部分颗粒流化进入膨胀室的内部。
25.一种用于颗粒的流化床处理系统，包括一个有内部的产品室；至少一个轴，该轴至少部分地横穿产品室内部并沿一个第一轴线延伸；一个使轴绕该第一轴线转动的驱动系统。
26.根据权利要求25所述的流化床处理系统，其特征在于，还包括多个从该轴延伸的搅拌棒。
27.根据权利要求25所述的流化床处理系统，其特征在于，还包括多个轴，这些轴至少部分地横穿产品室的内部延伸，每个轴沿不同轴线延伸，其中驱动系统与轴连接使其绕它们各自的轴线转动。
28.根据权利要求25所述的流化床处理系统，其特征在于，还包括一个带内部的膨胀室，膨胀室的内部与产品室的内部相连；一个伸进膨胀室的喷射装置，它与一个第一流体源连接并将第一流体喷到已经流化的颗粒上；和一个提供第二流体的第二流体源，用来使产品室的至少一部分颗粒流化进入膨胀室的内部。
全文摘要
根据本发明一个实施例的一种带搅拌系统的颗粒流化床处理系统，它包括一个有内部的产品室和多个细长构件。该细长构件至少部分地横穿产品室内部延伸，并且位于装颗粒的产品室中。流化床处理系统还包括促使细长构件搅拌产品室中的颗粒的系统。
文档编号B01F13/02GK1635928SQ99814482
公开日2005年7月6日 申请日期1999年12月15日 优先权日1998年12月17日
发明者布鲁斯·A·比斯格罗夫, 赖斯扎德·布朗, 罗伯特·C·菲克斯 申请人:金内克国际公司