CN106994310B - 粉末涂料物理聚合罐 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粉末涂料物理聚合罐，包括：盖体、罐体、进料口、出料口、搅拌桨、导流模块；罐体包含罐体内壁与罐体外壁，罐体内壁与罐体外壁中间设有中空夹层，夹层由水平隔板分隔成上下两个相互独立的腔体，每个腔体对应的罐体内壁设置有至少一个温度传感器，腔体内部设置有热交换系统；导流模块设置于罐体内壁上，搅拌桨安装在罐体底部主轴上。通过本发明，解决涂料原料在熔融‑附聚过程中，受热不均，极易产生大量结块的技术问题。

Description

粉末涂料物理聚合罐

技术领域

本发明涉及一种粉末涂料的生产设备，尤其是粉末涂料物理聚合罐。

背景技术

现行市场上流通的粉末涂料加工步骤通常为三步，首先将所有粗颗粒状原料与相关助剂进行预混合；然后通过挤出机熔融预混合原料，在这一过程中使涂料中各组分均质，并压片成型；最后将成型的料片裁碎，用磨机对碎片进行磨粉，筛选研磨后的粉末打包装袋，形成产品。

由于粉末涂料中各组分含量不同，尤其是原料中的助剂属于少量组分，通过简单预混合后进入挤出机，借助挤出机热熔所有原料，由于粉末涂料原料中有机物成分在液态条件下粘度，通过热熔挤出对各原料组分进行均质的工艺手段无法使助剂部分在涂料中均匀分散，为确保喷涂成膜效果由该方法制造的产品颗粒粒径一般在35μm左右，涂装成膜的膜厚在35μm以上时才能达到完全流平。而油漆的喷涂膜厚可以控制在10μm到25μm，因此在诸多涂装领域依然无法摆脱油漆的使用，粉末涂料的环保性变成鸡肋。

在生产超细微粉末涂料的发展方向上，研发机构与各大企业针对这个问题提出了两个不同的技术探索路线，分别是：

1、预混合-熔融挤出-冷却破碎-液氮深冷破碎。

2、溶剂中溶解配方物料-高速分散-研磨-喷雾干燥。

液氮深冷破碎对生产设备有很高要求，通过该操作进行工业化量产难以实现，且耗能大，生产效率低下。喷雾干燥工序存在VOC排放问题，喷雾干燥受限于设备难以实现工业化量产。

利用有机溶剂为载体，对所有物料进行溶解并搅拌均匀以实现均质，后段再用喷雾干燥挥发掉有机溶剂。上述方案的问题在于喷雾干燥技术难以实现规模化生产，且在有机溶剂挥发过程中耗能巨大，存在污染等问题突出。

专利(CN200680032433)中提及粉末涂料通过机械熔融法制备粉末涂料颗粒。使粉末粒子包含基本单一的大致球形的粒子。通过熔融-附聚法将粉末涂料的粒子合并成较大粒子，从理论上该方案是以空气作为粉末的“溶剂“，实现不同原料颗粒之间的熔融-附聚，达到所有原料组分均质的效果。虽然这一技术的实验室操作得到较为理想的效果，但是转变至工业化生产，受生产体量增加的影响，粉末受重力作用，在搅拌过程中罐体底部粉末堆积明显，反应罐内的受热不均，位于搅拌桨上端的原料粉末无法熔融-附聚，位于搅拌桨位置的原料粉末极易产生大量结块。

发明内容

本发明为解决涂料原料在熔融-附聚过程中，受热不均，极易产生大量结块的技术问题，而提供一种粉末涂料物理聚合罐。

为解决上述技术问题，本发明提供采用的一个技术方案是：

一种粉末涂料物理聚合罐，包括：盖体、罐体、进料口、出料口、搅拌桨、导流模块；罐体包含罐体内壁与罐体外壁，罐体内壁与罐体外壁中间设有中空夹层，夹层由水平隔板分隔成上下两个相互独立的腔体，每个腔体对应的罐体内壁设置有至少一个温度传感器，腔体内部设置有热交换系统；热交换腔体底部设置有一个进水管路，顶部设置有一个出水管路；导流模块设置于罐体内壁内表面上，搅拌桨安装在罐体底部主轴上。

优选地，导流模块上段为沿罐壁向下展开的两个共边三角形斜面，中断为两个不规则四边形斜面，下段为沿罐壁向上展开的两个共边三角形斜面，六个面形成一个闭合的导流模块。

优选地，主轴为空心结构，主轴内部设置有水冷回路。

优选地，进水管路外接两条并联管路，分别设置有流量调节阀和电磁阀，并联管路的另外一端接有总控电磁阀。

优选地，热交换系统底部设置有一个出水管路，该管路上设置有电磁阀，出水管路的出水端为斜切口结构。

优选地，罐体底部设置有进气通道，罐盖上设置有排空口。

优选地，进气通道包括油封座盖板、油封座、油封，三者套装于主轴轴套上，油封座顶端设有环形槽，侧壁内部设有导流孔，导流孔顶端与环形槽相通，导流孔、环形槽、油封座盖板与主轴轴套间的间隙共同构成进气通道。

优选地，进气通道外接进气管路，所述进气管路上设置有压力传感器。

优选地，油封座盖板沿油封座顶端环形槽外围方向设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈；油封座盖板与油封座外围由螺栓锁紧固定在罐体底部的油封座底板上。

优选地，排空口设置有空气过滤机构；所述空气过滤机构包含滤桶、滤芯、滤筒盖和排气管道，滤芯设置在滤筒盖下端，排气管道设置于滤筒盖上，所述排气管道上设置有流量调节阀。

本发明实施方式的有益效果是：针对现有问题，本发明的实施方式中，设置上下两个独立的热交换系统配合温度传感器，可以分别对罐体上下两段的温度进行调整，减小因为粉末在罐体里分布不均匀而导致的罐体上部温度低于下部温度，上部温度不足无法使不同原料颗粒形成熔融-附聚，下部过高产生粘桨结块等问题。利用罐体的夹层结构设计溢流式热交换系统结构简单，便于加工。搅拌桨搅动粉末使粉末在罐体内沿搅拌方向做高速圆周运动，沿圆周外周运动的颗粒受到导流模块的作用，改变运动方向与其他颗粒产生碰撞摩擦。增强粉末颗粒之间的自摩擦生热。使粉末间的温度上升，达到原料粉末熔融温度，使粉末颗粒形成附聚。分段控温的设计结合导流模块的设置可以促进原料粉末均匀地熔融-附聚。

附图说明

图1所示为本发明实施例的粉末涂料物理聚合罐剖视图；

图2所示为本发明实施例的粉末涂料物理聚合罐的结构示意图；

图3所示为本发明实施例的粉末涂料物理聚合罐的导流模块示意图；

图4所示为本发明实施例的粉末涂料物理聚合罐的管路示意图；

图5所示为本发明实施例的粉末涂料物理聚合罐的进气端示意图；

图6所示为本发明实施例的粉末涂料物理聚合罐的油封座俯视图；

图7所示为本发明实施例的粉末涂料物理聚合罐的空气过滤机构剖视图。

标号说明：

100-物理聚合罐；1-出料口；2-进料口；3-罐体；4-进气通道；5-搅拌桨；6-空气过滤机构；7-盖体；8-导流模块；9-排空口；10-热交换腔体一；11-进水管路一；101-进水口一；12-出水管路一；102-斜切口结构一；13-温度传感器一；14-底端出水管路一；104-斜切口结构三；20-热交换腔体二；21-进水管路二；22-出水管路二；202-斜切口结构二；23-温度传感器二；24-底端出水管路二；204-斜切口结构四；31-内壁；32-水平隔板；33-外壁；110-流量调节阀一；210-流量调节阀二；111-电磁阀一；211-电磁阀二；112-总控电磁阀一；212-总控电磁阀二；140-电磁阀五；240-电磁阀六；50-水冷机构；51-水冷机构的出水口；52-水冷机构的进水口；91-主轴；92-水冷回路；93-主轴套；81-导流模块上段；82-导流模块中段；83-导流模块下段；9-主轴轴套；40-油封座；42-油封座盖板；43-油封；421-密封槽；422-密封圈；423-螺栓；401-导流孔；402-环形槽；403-螺纹孔；61-滤桶；62-滤芯；63-滤筒盖；64-排气管道；65-流量调节阀；45-油封座底板；48-进气管路；481-压力传感器；G-气体通道入口；E-气体通道出口。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请同时参阅图1和2所示，一种粉末涂料物理聚合罐100，包括：盖体7、罐体3、进料口2、出料口1、搅拌桨5、导流模块8；其中该物理聚合罐100内壁31与外壁33中间形成夹层空间，并被一与物理聚合罐100的底部平行设置的隔板32分隔成上下两个相互独立的热交换腔体一10和热交换腔体二20，热交换腔体一10底部设置有进水管路一11，顶部设置有出水管路一12，热交换腔体一10内部、位于罐体内壁上设置有温度传感器一13，由此构成热交换系统一；热交换腔体二20底部设置有进水管路二21，顶部设置有出水管路二22，热交换腔体二20内部、位于罐体内壁上设置有温度传感器二23，由此构成热交换系统二；热交换系统一与热交换系统二相互独立。导流模块8设置于罐体内壁31内表面上，搅拌桨5安装在罐体底部主轴91上。

工作原理如下：

利用该粉末涂料物理聚合罐进行粉末涂料聚合时，通过搅拌桨5带动罐内的物料在罐体内沿转动方向进行圆周运动，沿搅拌桨圆周外围运动的原料粉末受导流模块8作用改变运动方向，并与进行圆周运动的原料进行碰撞摩擦，由原料间自摩擦升温产生的温度使原料颗粒相互熔融-附聚。由于粉末原料在罐内产生的热量分为原料间自摩擦生热与搅拌桨和原料间摩擦生热两部分，因此位于罐体下段部分的升温效率高于上段部分，根据所生产的粉末涂料对聚合温度的需求，利用两个热交换系统相互独立的性质，人工分别调节两个热交换系统的进水流量，使其拥有不同热交换效率，通过这个效率差来抵消罐内上下两部空间升温效率的差异，使罐体3内部的温度均匀地维持在所需的温度。

请同时参阅图3所示，进一步地，导流模块上段81为沿所述罐体内壁向下展开的两个共边三角形斜面，能够引导落与上端的粉末滑落至罐底搅拌处；导流模块中段82为两个不规则的共边四边形斜面，导流模块下段83为沿所述罐体内壁向上展开的两个共边三角形斜面，将处于底部的粉末颗粒导向罐体中部，下段共边三角形斜面的设计可以在有限的安装空间内增大中段延伸向罐体中心的面积，增大导流面积，提高导流效率。

进一步地，主轴91为空心结构，主轴91内部设置有水冷回路92。在设备运转过程中对主轴以及安装于主轴上的搅拌桨5进行降温，防止搅拌桨5的桨叶升温对粉末颗粒形成粘附。

请同时参阅图4所示，进一步地，进水管路一11外接两条的并联管路，一条管路的上设置有流量调节阀一110，另一条管路上设置有电磁阀一111，该两条管路的另一端设置有电磁阀三112。进水管路二21外接两条大小相同的并联管路，同样地，一条管路上设置有流量调节阀二210，另一条管路上设置有电磁阀二211，该两条管路的另一端设置有电磁阀四21。

使用过程中，人工分别调节两个热交换系统的进水管路上的调节阀一110和调节阀二210至合适的流量。当冷却水仅仅通过节阀一110和调节阀二210所在管路进入热交换系统时，冷却效率不足以使罐体温度下降，但可以减缓罐体升温的速度方便在温度超出预期值时进行控制，当冷却水由电磁阀一111和电磁阀二211所在管路进入热交换系统时，系统的冷却效率最大化，可以对罐体实现降温。通过对电磁阀进行启闭，来改变热交换系统冷却水的流入量，进而将罐内的温度维持在所需工作温度上。

开启该粉末涂料物理聚合罐温控系统前，进水管路上的电磁阀一111、电磁阀二211、电磁阀三112、电磁阀四212，都处于关闭状态，无冷却水流入热交换系统。

开启该粉末涂料物理聚合罐温控系统后，此时两个热交换系统的进水管路的其中一条管路的调节阀打开，另一条管路的电磁阀关闭，因此冷却用水从导通的一条管路，按照小于该进水管路最大流量一半的流速流入对应的热交换腔体中。

运行过程中，随着罐体内部粉末聚合产生热量而使得罐体内温度升高，实时观察温度传感器采集到罐体内温度值T₀。当罐体工作温度需要维持在T₁，若T₀≥T₁时，该控制终端6开启电磁阀，使得冷却用水通过对应的进水管路流入对应的热交换腔体内，实现最大水量的输送，通过冷却用水的大量流入，使得罐体3冷却降温。冷却过程中，当观察到T₀<T₁时，关闭电磁阀，停止冷却降温。通过该方式，使罐体内温度保持在预期温度。

进一步地，进一步地，热交换腔体一10设置有底端出水管路一14，热交换腔体二20设置有底端出水管路二24。在各个热交换系统底部加设出水口，可以在停机后实现自动排水，避罐体夹层内部积水，在外部环境温度较低的情况下可以防止结冰导致罐体涨裂。出水管路一12的出水端为斜切口结构一102，出水管路二22的出水端为斜切口结构二202，底端出水管路一14的出水端为斜切口结构三104，底端出水管路二24的出水端为斜切口结构四204。排水口斜切口结构可以使排水顺畅不会因为气阻导致排水失败。

进一步地，罐体3底部设置有进气通道4，罐盖7上设置有排空口9。在运行过程中通过进气通道4，不间断地通入氮气，增加罐体内原料粉末的悬浮比例，减轻粉末原料与搅拌桨间的摩擦作用。

请同时参阅图5、6所示，进一步地，进气通道4包括油封座盖板42、油封43、油封座40以及主轴轴套93，油封座盖板42、油封43和油封座40从上到下依次装于主轴轴套93上。封座41顶端设有环形槽402，侧壁内部设有导流孔401，导流孔401顶端与环形槽402相通。导流孔401、环形槽402、油封座盖板42与主轴轴套93间的间隙共同构成进气通道4，气体由通道入口G处进入，经过进气通道，由通道出口E处进入罐体2内，再从排空口9排出。进气端设置于油封座上，气流通过油封座侧壁，利用油封座上的环形槽和油封座盖板与主轴套的间隙作为气道，可以使气体由罐体底部呈圆周状导出，再通过顶部排空口排出，在罐内形成上升气流，气流作用于原料粉末颗粒中和重力作用，使原料粉末颗粒在罐内形成悬浮，避免单方向进气而产生局部淤积的状况，同时避免粉末淤积在搅拌桨与罐体底部间隙中，造成焦化影响搅拌桨的转动。

进一步地，进气通道4外接进气管路48，所述进气管路上设置有压力传感器481。在工作过程通过进气管路中导入恒压氮气，导入过程中由于粉末原料在不断熔融-附聚，原料间的间隙变小，管路上的压力传感器数值会随之升高，通过数值升高到一定程度来判断罐内原料是否达到预期的聚合效果，进而选择关机的时机。

进一步地，油封座盖板42沿油封座40顶端环形槽402的外围方向设置有密封槽421，密封槽421内设置有密封圈422。油封座改版42通过密封槽421和密封圈422套装在主轴轴套93上，增强密闭性，避免气体导入过程中在连接处产生漏气，提高进气效率。

请同时参阅图7所示，进一步地，排空口9与罐体3的顶部之间还设置有空气过滤机构6。空气过滤机构6包含滤桶61、滤芯62、滤筒盖63和排气管道64，滤芯62设置在滤筒61内部，排气管道64设置于滤筒61的外部，并且，滤芯62、滤筒盖63以及排气管道64从下到上依次设置。罐体3内部的气体需要经过空气过滤机构6后才能够从排空口9排除，因此，可以有效避免原料粉末从罐体3内流出。进一步地，排气管道64上设置有流量调节阀65，用于调节空气排出的流量，以控制罐内的气压，使悬浮效果更佳。

以上方案，本发明的实施方式中，设置上下两个独立的热交换系统配合温度传感器，可以分别对罐体上下两段的温度进行调整，减小因为粉末在罐体里分布不均匀而导致的罐体上部温度低于下部温度，上部温度不足无法使不同原料颗粒形成熔融-附聚，下部过高产生粘桨结块等问题。利用罐体的夹层结构设计溢流式热交换系统结构简单，便于加工。搅拌桨搅动粉末使粉末在罐体内沿搅拌方向做高速圆周运动，沿圆周外周运动的颗粒受到导流模块的作用，改变运动方向与其他颗粒产生碰撞摩擦。增强粉末颗粒之间的自摩擦生热。使粉末间的温度上升，达到原料粉末熔融温度，使粉末颗粒形成附聚。分段控温的设计结合导流模块的设置可以促进原料粉末均匀地熔融-附聚。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种粉末涂料物理聚合罐，包括：盖体、罐体、进料口、出料口、搅拌桨、导流模块；其特征在于：所述罐体包含罐体内壁与罐体外壁，罐体内壁与罐体外壁中间设有中空夹层，夹层由水平隔板分隔成上下两个相互独立的腔体，每个腔体对应的罐体内壁设置有至少一个温度传感器；所述腔体底部设置有一个进水管路，顶部设置有一个出水管路；所述导流模块设置于罐体内壁内表面上，搅拌桨安装在罐体底部主轴上。

2.根据权利要求1所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述导流模块上段为沿罐壁向下展开的两个共边三角形斜面，中段为两个不规则四边形斜面，下段为沿罐壁向上展开的两个共边三角形斜面，六个面形成一个闭合的导流模块。

3.根据权利要求1或2所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述主轴为空心结构，主轴内部设置有水冷回路。

4.根据权利要求1所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述进水管路外接两条并联管路，分别设置有流量调节阀和电磁阀，并联管路的另外一端接有总控电磁阀。

5.根据权利要求4所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述腔体底部设置有一个出水管路，管路上设置有电磁阀；所述出水管路的出水端为斜切口结构。

6.根据权利要求1所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述罐体底部设置有进气通道，盖体上设置有排空口。

7.根据权利要求6所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述进气通道包括油封座盖板、油封座、油封，三者套装于主轴轴套上，油封座顶端设有环形槽，侧壁内部设有导流孔，导流孔顶端与环形槽相通，导流孔、环形槽、油封座盖板与主轴轴套间的间隙共同构成进气通道。

8.根据权利要求6所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述进气通道外接进气管路，所述进气管路上设置有压力传感器。

9.根据权利要求7所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述油封座盖板沿油封座顶端环形槽外围方向设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈；油封座盖板与油封座外围由螺栓锁紧固定在罐体底部的油封座底板上。

10.根据权利要求6所述的粉末涂料物理聚合罐，其特征在于：所述排空口设置有空气过滤机构；所述空气过滤机构包含滤桶、滤芯、滤筒盖和排气管道，滤芯设置在滤筒盖下端，排气管道设置于滤筒盖上，所述排气管道上设置有流量调节阀。

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