[0002] 本申请要求在2012年10月12日提交的美国
专利申请61/713,305的优先权，其全文通过引用并入本申请。
技术领域
[0003] 本
发明大体涉及一种流化床涂覆系统、并尤其涉及这样一种涂覆系统：其中雾化的涂覆液被向上导入涂覆室中，在该涂覆室中将要被涂布的颗粒通过向上引导的空气流在上床区域和下床区域之间循环。
背景技术
[0004] 已知的流化床涂覆系统为利用向上引导的空气流将要被涂布的颗粒经由将要被涂布的颗粒材料的上床进行循环、并且经由颗粒材料的环形环绕外床向下循环。雾化的涂覆液被集中地导向进入上床以在颗粒向上移动时将其涂布。通过将空气抽吸穿过上部过滤装置来在涂覆室中产生气流，该上部过滤装置堵塞涂覆颗粒的通过。
[0005] 在这样的流化床涂覆系统中，重要的是涂覆液应雾
化成尽可能小的颗粒，从而促进高效的涂覆，而不会在将要被涂布的颗粒上出现不想要的液体凝聚。为此，已知的是使用一种加压空气辅助的雾化液体
喷嘴，其有助于分解细小的涂覆液颗粒。
[0006] 这样的流化床涂覆系统有一个问题，就是用于雾化涂覆液体的加压空气的
能量倾向于向上推动涂覆颗粒穿过将要被涂布的颗粒物质，从而妨碍了有效的和高效率的涂覆。该加压空气的能量会进一步趋向于推动涂覆颗粒进入涂覆室上端的过滤系统，从而引起堵塞、低效的操作以及需要经常清洗的必要性。另一方面，降低雾化空气的压
力以最大程度解决这些问题又会导致无效的雾化以及无效的最优涂覆所需的液体颗粒分解。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种流化床涂覆系统， 其适于使用精细雾化的涂覆液体来更有效和高效地涂覆颗粒物质。
[0008] 上述流化床涂覆系统的另一目的为涂覆液体以便于更彻底的相互作用和便于颗粒物质的涂布的方式被雾化和排放到涂覆室中。
[0009] 另一目的在于提供一种上述类型的流化床涂覆系统，其可用于将涂覆液体雾化成更细小的液滴以及用于控制排出的涂覆颗粒以在涂覆装置的上床部分中实现与颗粒物质的最佳相互作用。
[0010] 另一目的在于提供这样一种流化床涂覆系统，其中流化床的空气流使得颗粒物质在涂覆室中循环，并减小堵塞过滤系统的倾向。
[0011] 在阅读了以下的详细说明并参考
附图后，本发明的其他目的和优点将会变得显而易见。
附图说明
[0012] 图1是根据本发明的示意性流化床涂覆系统的垂直剖面；
[0013] 图2也是所示流化床涂覆系统的垂直剖面，该垂直剖面取自与图1的剖面偏移了九十度的平面；
[0014] 图3是所示涂覆系统的气体控制孔盘的放大平面图；
[0015] 图4是所示系统的超声喷嘴的排出端的局部放大截面；
[0016] 图5是所示系统的超声喷嘴的放大的垂直剖面；
[0017] 图6是所示喷嘴从图5的线6-6的平面所截取的的横切面；
[0018] 图7是所示超声喷嘴的垂直剖面，该垂直剖面取自与图5的垂直剖面偏移了九十度的平面；以及
[0019] 图8是所示喷嘴的排出端的局部放大截面。
[0020] 虽然可对本发明进行各种
修改以及可替换的构造，但是在附图中和在下文仅示出了和详细描述了本发明的一个特定示意性实施方式。但应当理解，在这里没有打算将本发明限制成所公开的特定形式，相反，本发明包含了落入其精神和范围的所有修改、可替换构造以及等同形式。
具体实施方式
[0021] 现在参照图1-图4，示出了根据本发明的示意性流化床涂覆装置10。所示的装置10为本行业中一般称为沃斯特底
喷涂布机（Wurster bottom spray coating machine）的类型。所示的涂覆装置10一般包括限定了向上展开的、圆锥形的涂覆室12的流化床杯或容器11，用于将处理空气传送到涂覆室12的下部进气压力室14，布置在进气压力室14和涂覆室
12之间的孔板15，通过孔板15的中心开口18（图3）向上突出的中央液体喷嘴16，以及与喷嘴
16的排出端以直立环绕关系布置的圆柱形分离器19。本领域的技术人员应当理解，将要被涂布的颗粒物质可以从流化床杯11中的适当开口引入到涂覆室中。圆柱形回吹部20（图1）安装在流化床杯11的顶部并且以已知的方式与适当的排气系统连通，其通过进气压力室14将空气抽吸进入到流化床杯11中并通过介于回吹部20和流化床杯11之间的过滤组件21将空气从流化床杯11抽吸到排气压力室。
[0022] 孔板15包括孔25的内部环形阵列和位于孔25的径向外部的较小直径孔26，孔25用于通过与喷嘴16的排出端处于紧密环绕关系的分离器向上传送来自进气压力室14的空气，孔26用于将空气向上传送至圆柱形分离器19外部的涂覆室12中。尺寸上大于外部孔26的孔25的内部阵列允许来自进气压力室14的空气以更大的体积和速度向上通过孔板15并进入涂覆室12（其在这里称作上床空气），以用于
气动地向上传输颗粒物质穿
过喷嘴16进入上床区域28（图1）。位于孔25的径向外部的较小尺寸孔26允许充足的气流（称作为下床气流）渗透涂覆室12的下床区域29中的颗粒物质，从而将颗粒物质以接近失重的悬浮状态保持在下床区域中。这样的空气使得下床区域29中的颗粒物质有点像
流体一样进行运动、以及使得颗粒物质在下床区域29向下行进并且通过圆柱形分离器19和孔板15之间的转换间隙30
水平行进以使其重新向上进入上床区域28。这里的孔板15包括比孔26大的孔27的最外部环形阵列，以引导用于防止颗粒物质在下床区域中的杯11的
侧壁上堆积的外部环形气流。
[0023] 当颗粒在高速的上床气流中向上升时，它们与通过喷嘴16向上导向的涂覆液的液滴
接触并且在由于重力的影响而减速之前进行了涂布。该相对高速的上床气流迫使颗粒移到上床区域的径向外部，并且一旦远离由上床气流提供的气流提升力，这些颗粒会到杯中落入到下床区域29，最终到达孔板15以再次循环进入上床区域28。
[0024] 为了实现颗粒的良好涂覆，涂覆液必须被雾化成非常细小的液滴来导入上床区域28，为了这个目的，通常使用加压空气辅助的喷嘴。但是，如上所述，引导到喷嘴的加压空气的能量倾向于推动液滴快速通过上床区域而影响颗粒物质的有效涂覆。进一步地，其速率可以使得颗粒嵌入到上置式
过滤器中，这妨碍了过滤步骤并且使得过滤器需要经常清洗。
[0025] 根据本发明，喷嘴16将涂覆液
超声波雾化成非常细小的液滴排放，并且可操作以用于以提高颗粒物质的更有效和高效涂覆的方式来控制喷涂排放，而不会堵塞过滤系统。更特别地，喷嘴16不需要使用传统的压缩空气雾化来雾化涂覆液，并且可以可控的方式引导液滴以增强与涂覆室的上床区域中的颗粒物质的相互作用。
[0026] 如图5-图8最好的描绘的
超声波喷嘴16包括位于进气压力室14下方的入口主体部30以及喷嘴体，喷嘴体形成为穿过进气压力室14向孔板15延伸的圆柱形
外壳31。喷嘴16具有在涂覆室12的下端中
螺纹安装在圆柱形外壳31的下游端的气帽32。该
实施例的气帽32具有终止于与喷嘴16的中
心轴35垂直的最前面平面
顶点34的截锥或金字塔形状（图8）。涂覆液供给管36沿着中心轴35穿过入口主体部30和圆柱形外壳31延伸，该涂覆液供给管36具有与适当的涂覆液供给源连接的入口配件38。
[0027] 为了超声波雾化被引导通过液体入口管36的液体，喷嘴16包括布置成邻近喷嘴16的下游端且可以由例如为
钛的适当材料制成的
超声雾化器40。该实施例的超声雾化器40包括在圆柱形外壳31的下游端中被
支撑在圆柱形内腔44中的圆柱形超声
驱动器41、以及具有布置成与驱动器41轴向隔开的扩大基部46的杆状管形
喷雾器杆45。喷雾器杆45在轴向前部尖端或端部处终止于雾化表面48中，并且管形喷雾器杆45具有中心液体通道49和在雾化表面48中的液体出口孔50，中心液体通道49通过驱动器41与液体供给管36连通（图8）。
[0028] 为了产生雾化表面48的超声波振动，超声驱动器41包括多个叠置的压电式换能器盘55。在所示的实施方式中，提供了两个压电式换能器盘55，这些压电式换能器盘55通过在圆柱形主体部31中的线槽通道56中的电线电连接到适当的
电子振荡器并连接到入口主体部30中的电通信端口58。如本领域技术人员所理解的，换能器盘55能被电耦合，以至于每个盘55具有与一个紧邻的盘相对或相反的极性。当电荷耦合到压电式换能器盘55的堆叠时，盘55展开并且彼此接触，从而使超声驱动器41振动。这些高频振动通过喷雾器杆45传递到雾化表面48，从而使得雾化表面48上的液体以非常细小的液滴或颗粒的雾的形式被射出。
[0029] 在实施本发明时，喷嘴16可用于将细小的超声波雾化的液滴雾形成为一种良好定形和受控的型式/图案，以实现与涂覆室12的上床区域29中的颗粒物质的最优相互作用和最优涂布。为此，喷嘴16被构造成通过以下方式绕着雾化表面48传送加压气体，该方式为在上床区域28中以可控的大致圆锥形的型式/图案将雾化的液滴雾朝向雾化表面48的前方推动，从而增强与上床区域28中循环的颗粒物质的相互作用。在所示的实施方式中，圆柱形喷嘴体31形成有成形气体通路60，其在入口主体部30中的加压气体入口61和绕着喷雾器杆45的环形气体混合室63之间相通（图8）。在所示的实施方式中，环形气体混合室63限定在气帽32和喷嘴体31的下游端面之间。
[0030] 与该实施方式保持一致，加压气体从环形混合室60流进绕着喷雾器杆45的中空
涡流室62以在
涡流室62中产生切向气流，并穿过气帽32的中心开口和喷雾器杆45之间的环形排气孔65。在所示的实施方式中，多个圆周上隔开的通道64在气体混合室60和涡流室62之间连通以在涡流室62中产生加压气体的轻微涡旋作用。圆周上隔开的通道64限定在气帽32中并且如图6所示与喷雾器杆45径向偏离，以使得射出的气流在喷雾器杆45周围切向地导向。从环形排气孔65排出的切向导向的气体围绕超声形成的液体涂覆颗粒雾，以控制向前导向的模式/图案，从而与涂覆室的上床区域28中的向上移动的周围颗粒物质的相互作用。
[0031] 与该实施方式的另一方面保持一致，为了防止振动压电盘55的
过热，喷嘴体31形成有冷却空气通道66，其在入口主体部30中的冷却空气入口68和围绕盘55的环形空腔69之间延伸（图8）。为了便于冷却空气围绕盘55循环，喷嘴体31形成有穿过相对侧圆柱体31的冷却空气返回通道70以与出口71进行连通。可以看出，冷却空气可以通
过冷却空气通道66、环形通道68和出口71连续循环，从而在超声波喷嘴16的使用过程中防止振动压电盘55的过热。
[0032] 从以上描述可以看出，本发明的流化床涂覆系统适于使用非常细小的雾化涂覆液来实现颗粒物质的更有效和高效的涂覆。精细雾化的涂覆液尘雾以便于颗粒物质的彻底相互作用和涂覆的方式来被控制，而没有使用传统的涂覆液的气压雾化，并且减少了清洗过滤系统的必要性。
[0033] 应当理解，除非另有说明或明显与上下文相矛盾，否则在描述本发明的上下文（尤其是以下的
权利要求）中使用的术语“一” 、“一个”和“所述”以及类似的措辞应解释成涵盖了单数和复数形式。除非另有说明，否则术语“包括”，“具有”，“包含”以及“含有”应解释成开放式（即意味着包括，但不限于）。除非另有说明，否则本文中的数值范围的引用仅用作分别指代落入该范围的每个值的简化方法，并且每个值如同被单独列举一样并入
说明书中。本文中任何和所有实施例或示范性语言（如“例如”）的使用仅用来更好地阐明本发明，而没有对本发明的范围构成限制。
[0034] 本文描述了本发明的优选实施方式，包括
发明人所熟知的实施本发明的最好方式。在阅读了上述的说明后，本领域技术人员将能做出这些优选实施方式的
变形。发明人预期本领域技术人员能适当地使用这些变形，并且发明人希望本发明可以除了本文所特定描述的方式来实施。而且，除非另有说明或明显与上下文相矛盾，否则本发明包括了其所有可能的变形中的所期望元素的任意组合。因而，本发明包含了如适用的法律所允许的所附权利要求中引用的主题的所有修改和同等内容。
