專利名稱：用于穩(wěn)定和可調(diào)節(jié)氣體增濕的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制備連續(xù)可調(diào)節(jié)相對(duì)濕度的氣流的方法和設(shè)備。該方法采用在不 同的操作條件下穩(wěn)定和可靠的混合技術(shù)。
背景技術(shù)：
已知氮?dú)饬髦邪淖畲笃胶馑羝渴腔旌衔锪鞯臏囟群蛪毫Φ莫?dú)一變量。該 最大量相應(yīng)于100%相對(duì)濕度的條件。對(duì)任意較少量的水蒸汽，相對(duì)濕度是氮?dú)庵邪乃?蒸汽實(shí)際量與飽和條件水蒸汽的最大量的比值。已知有各種利用氣泡柱產(chǎn)生一般飽和的氣流的增濕設(shè)備。這些設(shè)備在某些情 況下在氣泡柱提供熱量輸入和/或液體溫度控制，以一定程度控制濕度量。美國(guó)專利第 6，299，147號(hào)揭示兩段增濕設(shè)備，該設(shè)備通過對(duì)飽和氣流的壓力控制提供精確的濕度。還可 以使用蒸汽制備飽和氣流。雖然美國(guó)專利第6，299，147號(hào)揭示可產(chǎn)生不同的相對(duì)濕度，但 是主要用于校正目的，并且依賴于復(fù)雜的機(jī)械和控制設(shè)置。大多數(shù)早期設(shè)備涉及產(chǎn)生100% 飽和氣流的方法。同樣，人們認(rèn)識(shí)到制備連續(xù)可變相對(duì)濕度的氣流的必要性，制備方法相對(duì)簡(jiǎn)單，而 且能在流動(dòng)和壓力條件的寬范圍制備氣流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于制備連續(xù)可調(diào)節(jié)相對(duì)濕度的氣流的方法和設(shè)備。本發(fā)明提供對(duì)氣體增濕的方法，該方法包括以下步驟將干氣流分成第一氣流和第二氣流；將所述第二氣流輸送至增濕單元，因此形成近飽和的增濕氣流；和將所述第一氣流和所述增濕氣流合并?；蛘?，本發(fā)明提供將氣流增濕至所需增濕量的方法，該方法包括以下步驟測(cè)量第一氣流的流速和濕度；將第二氣流導(dǎo)入增濕單元，因此產(chǎn)生近飽和的增濕的第二氣流；測(cè)量所述增濕的第二氣流的流速和濕度；將所述第一氣流和所述增濕的第二氣流合并，產(chǎn)生具有所需濕度水平的氣流。本發(fā)明還提供使氣流增濕的設(shè)備，該設(shè)備包括輸送氣流并將其分成第一氣流和第二氣流的裝置；對(duì)所述第一氣流和所述第二氣流中的至少一種氣流增濕的裝置；測(cè)量所述第一氣流和所述第二氣流的流速的裝置；和
合并所述第一氣流和所述第二氣流的裝置。可以增濕的氣流選自下組空氣、氮?dú)?、氧氣、氫氣、氦氣、氬氣、二氧化碳或這些氣 體的混合物。本發(fā)明的方法可以用于可增濕的任何氣流。附圖
簡(jiǎn)要描述該附圖是本發(fā)明增濕方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供制備可連續(xù)調(diào)節(jié)相對(duì)濕度的氣流的方法。為本發(fā)明目的，增濕表示使 任何可揮發(fā)性液體例如水汽化。當(dāng)惰性氣體被可揮發(fā)性液體的蒸氣飽和時(shí)存在100%相對(duì) 濕度。雖然在操作中，許多惰性氣體如空氣、氧氣、氮?dú)?、氬氣和氦氣可以通過各種揮發(fā)性液 體如水進(jìn)行增濕，但是為本發(fā)明目的，該附圖提供用水蒸汽對(duì)干氮?dú)庠鰸竦倪^程。該圖顯示，氮?dú)膺M(jìn)料1通過管線2至閥組件3，閥組件3對(duì)進(jìn)入該系統(tǒng)的氮?dú)饬鬟M(jìn) 行計(jì)量。氮?dú)庠趬毫?被分成兩個(gè)獨(dú)立氣流5和8。第一氮?dú)饬?以流動(dòng)系數(shù)Cvl通過閥 6導(dǎo)入，第二氮?dú)饬?以流動(dòng)系數(shù)Cv2通過閥9導(dǎo)入。氮?dú)饬?和8通過單獨(dú)的流量計(jì)7和 10控制，可以調(diào)節(jié)流量計(jì)以提供各氮?dú)饬鞯乃枇魉佟拈y9和流量計(jì)10通過后，第二氮?dú)饬?通過管線11導(dǎo)入增濕單元20，在該增 濕單元可以增濕至接近100%。雖然增濕的相對(duì)量不必達(dá)到100%，任何值都將是足夠的， 只要制成的氣流是穩(wěn)定的即可。所示增濕單元是氣泡柱23，該氣泡柱具有輸入揮發(fā)性液體 (在此為水)的進(jìn)口，以及液面檢測(cè)裝置21和加熱器22。加熱器22是任選的，但是可以使 用加熱器以使導(dǎo)入氣泡柱的氣流達(dá)到適當(dāng)水平的增濕。然后，增濕氣流通過管線13離開氣泡柱20，物流13在接頭12處與第一氣流8結(jié) 合，在接頭12處將兩個(gè)物流8和13混合。形成的混合氣流14在溫度16和壓力17下具有 相對(duì)濕度15?；旌虾蟮南鄬?duì)濕度基本上等于增濕后的質(zhì)流(即第二氣流)與第一和第二氣流總 質(zhì)流的比值
RH=電=__I__rr\+m2~ ^ml/
/mI下式給出對(duì)支流的(非壅塞(imchoked))流速^ =其中，SG=相對(duì)于空氣的比重Cv =流動(dòng)系數(shù)因?yàn)閷?duì)兩個(gè)支流的壓力和溫度基本相同
w, Cv2=
W1 Cvl貝 Ij
<formula>formula see original document page 6</formula>不希望受理論的束縛，該計(jì)算意味著對(duì)特定相對(duì)濕度RH已調(diào)節(jié)變量值時(shí)，混合比 和RH將保持相對(duì)恒定，而與流動(dòng)和壓力擾動(dòng)無關(guān)。通過手動(dòng)或者測(cè)量或推斷增濕后氣體產(chǎn)物的RH的控制邏輯來適當(dāng)調(diào)節(jié)閥6和9， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相對(duì)濕度的控制。通過對(duì)氣流連續(xù)取樣或者周期性取樣，可以直接測(cè)量增濕的 氣體產(chǎn)物?；蛘撸绺綀D所示測(cè)量?jī)煞N組分氣流的流速。然后，利用兩種流動(dòng)的比值來推斷 相對(duì)濕度。通過使用直接RH測(cè)定來校正間接流動(dòng)測(cè)定方法，還可以將這兩種方法結(jié)合。通過利用附圖中的任選加熱器，控制氣泡柱中液體溫度，可以進(jìn)一步精細(xì)控制氣 流的相對(duì)濕度。一般而言，增濕后氣體產(chǎn)物中存在液體的風(fēng)險(xiǎn)很小或者不存在，因?yàn)闅馀葜?一般只能接近完全飽和。應(yīng)采用適當(dāng)設(shè)計(jì)來確保飽和氣流不截留任何細(xì)霧。本領(lǐng)域皆知達(dá) 到這一要求的方法，一般包括確定自氣泡柱的排放管的尺寸以保證沒有液體被截留在排放 的氣流中。此外，可以使用消除細(xì)霧的裝置，以及將排放管適當(dāng)傾斜以保證任何液體冷凝物 以逆流方式返回氣泡柱。增濕后氣體產(chǎn)物進(jìn)一步的下游處理能夠進(jìn)一步調(diào)節(jié)增濕的產(chǎn)物流的溫度和壓力。 眾所周知的分析方法利用已知向上物流(增濕氣流)的溫度、壓力和相對(duì)濕度的條件，可預(yù) 測(cè)在新的下游溫度和壓力下的相對(duì)濕度。通過使增濕的氣體產(chǎn)物流通過適當(dāng)?shù)倪^濾裝置能對(duì)增濕的氣體產(chǎn)物流進(jìn)一步調(diào) 節(jié)，以產(chǎn)生滅菌的氣體產(chǎn)物。這種滅菌的氣體產(chǎn)物在連續(xù)變化的溫度、壓力和相對(duì)濕度下可 有利地用于噴射研磨裝置，用于減小藥品工業(yè)中一般使用的材料的尺寸。如前面所述，任何氣體如空氣、氮?dú)?、氧氣、氫氣、氦氣，氬氣、二氧化碳或者這些氣 體的混合物以及其他氣體可以采用本發(fā)明的方法進(jìn)行增濕。除水外還可以使用任何液體向干氣流提供濕度，唯一的要求是該液體的蒸汽壓足 以產(chǎn)生氣體/蒸汽混合物。可以對(duì)附圖所示的方法進(jìn)行變動(dòng)，用于控制和測(cè)量飽和的氣流和干燥氣流，包括 使用附加的閥和流量計(jì)。此外，可以改進(jìn)測(cè)量或推斷產(chǎn)生的RH的方法，包括各種連續(xù)或間歇式的RH測(cè)量裝 置和技術(shù)。根據(jù)增濕氣流的所需最終性能，可以對(duì)產(chǎn)物氣流進(jìn)行下游或上游處理，包括使用 換熱器，滅菌過濾裝置，附加流動(dòng)和/或壓力控制閥以及相關(guān)的組件和附加氣體混合或者 流動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。制備最終增濕的產(chǎn)物氣流時(shí)可以使用對(duì)各種物流組分的附加控制和調(diào)節(jié)，包括氣 泡柱中液體的溫度。除了氣泡柱外還可以改變氣_液混合裝置，以產(chǎn)生飽和的氣流?？梢允褂玫臍怏w/ 液體混合器的主要目的是通過與液體直接接觸制備飽和氣流。此外，各種類型和設(shè)計(jì)的氣 泡柱以及產(chǎn)生氣泡的方法都在本發(fā)明范圍之內(nèi)。雖然以具體實(shí)施方式
描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本發(fā)明的許多其他形式和變化 對(duì)本發(fā)明技術(shù)人員而言是顯而易見的。本發(fā)明的權(quán)利要求書一般應(yīng)覆蓋了在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的所有顯著的形式和變化.
權(quán)利要求
一種對(duì)氣流增濕的方法，該方法包括以下步驟a)將干氣流分成第一氣流和第二氣流；b)將第二氣流輸送至增濕單元，因此形成接近飽和的增濕氣流；和c)將所述第一氣流和所述增濕氣流合并。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣流選自下組空氣、氧氣、氮?dú)?、氬?和氦氣。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氣流和所述第二氣流的流動(dòng)通過 流量計(jì)控制。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二氣流增濕至約100%濕度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述增濕單元是氣泡柱。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述合并的第一和第二氣流的相對(duì)濕度通 過調(diào)節(jié)所述第一氣流和所述第二氣流的流速控制。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)通過手動(dòng)或者控制邏輯進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，氣流的相對(duì)濕度通過所述增濕單元的溫度 進(jìn)行控制。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述增濕的氣流進(jìn)一步通過過濾裝置產(chǎn)生 滅菌的增濕氣流。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述滅菌的增濕氣流用于噴射研磨裝置。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣流是用水增濕。
12.—種將氣流增濕至所需濕度的方法，該方法包括以下步驟a)測(cè)量第一氣流的流速；b)將第二氣流導(dǎo)入增濕單元，因此產(chǎn)生近飽和的增濕的第二氣流；c)測(cè)量所述增濕的第二氣流的流速；d)將所述第一氣流和所述增濕的第二氣流合并，產(chǎn)生具有所需濕度水平的氣流。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述氣流選自下組空氣、氧氣、氮?dú)?、?氣和氦氣。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一氣流和所述第二氣流的流動(dòng)由 流量計(jì)控制。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二氣流增濕至約100%濕度。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述增濕單元是氣泡柱。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述合并的第一和第二氣流的相對(duì)濕度 是通過調(diào)節(jié)所述第一氣流和所述第二氣流的流速進(jìn)行控制。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)通過手動(dòng)或者控制邏輯進(jìn)行。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，氣流的相對(duì)濕度通過所述增濕單元的溫 度進(jìn)行控制。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述增濕氣流進(jìn)一步通過過濾裝置，產(chǎn)生 滅菌的增濕氣流。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述滅菌的增濕氣流用于噴射研磨裝置。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述氣流是用水增濕。
23.一種用于對(duì)氣流增濕的設(shè)備，該設(shè)備包括 輸送并將氣流分成第一氣流和第二氣流的裝置；向所述第一氣流和所述第二氣流中的至少一種氣流增濕的裝置； 測(cè)量所述第一氣流和所述第二氣流的流速的裝置；和 合并所述第一氣流和所述第二氣流的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所述輸送并分流氣流的裝置包括管道和閥。
25.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所述提供增濕的裝置是氣泡柱。
26.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量流速的裝置是流量計(jì)。
27.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所述合并所述第一氣流和所述第二氣流 的裝置是接頭。
28.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括對(duì)所述增濕氣流滅菌的直o
全文摘要
通過將氣流分成兩個(gè)物流并對(duì)其中一個(gè)氣流增濕的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)氣流穩(wěn)定和可調(diào)節(jié)地增濕。通過調(diào)節(jié)兩個(gè)氣流的相對(duì)流速可以實(shí)現(xiàn)所需濕度水平的最終產(chǎn)物氣流，因此將兩個(gè)氣流合并時(shí)能形成具有適當(dāng)濕度的最終產(chǎn)物氣流。
文檔編號(hào)B01F3/04GK101829511SQ20101012819
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者N·林德曼, N·蘇卡, R·C·李 申請(qǐng)人:琳德股份公司