本发明涉及磨粉加工领域，尤其涉及一种用于热固性粉末涂料的冷冻干燥机组以及磨粉装置。
背景技术：
热固性粉末涂料是一种不含溶剂的新型固体粉末状涂料，具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点，目前在金属喷涂行业得到了飞速的发展，作为粉末涂料主要成膜物的树脂是分子量较低的有机高分子聚合物，这些树脂具有一种物理性能：在较低温度下，它表现为硬而脆的玻璃状态，当温度上升到一定数值时，树脂开始转变为具有一定弹性并产生粘连的状态，低于这一温度，树脂又返回到非粘连的玻璃状态，树脂的玻璃态与粘连态相互转变的温度叫做树脂的玻璃化温度。不同的树脂具有不同的玻璃化温度，如环氧树脂和聚酯树脂的玻璃化温度在50℃左右，增光剂(701)的玻璃化温度在30℃左右，而液体流平剂的玻璃化温度则小于0℃。粉末涂料配方中低玻璃化温度的材料添加量越大，则体系的玻璃化温度就越低。
大多数热固性粉末涂料的玻璃化温度在50℃左右，我国亚热带地区夏季气温可高达 37℃，且含湿量大，而磨粉机吸入的新风必须处理到干球温度tg≤12℃，d≤8g/kg·干空气才能防止粉末结块。目前，多数热固性粉末涂料生产商采用这种方案：
使用冷水机制取7～10℃的冷冻水并储存在保温水箱内；
用水泵将水箱内7～10℃的冷冻水输送至表冷器与从室外吸入的新风进行热交换，空气进行冷冻干燥处理后，送入磨粉机给热固性粉末物料降温。
上述方案具有代表性的技术方案如中国专利ZL201521017369.X公开的一种小型水冷降温除湿装置，此方案以水作为载冷剂，属于二次换热，且需要配置水泵等动力设备，存在 25％～30％的能量损耗，不利于节能。在实际使用中，还经常发生冬季排水不彻底或忘记排水而导致表冷器冻裂，造成不必要的经济损失。
由于使用水作为载冷剂，机组出水温度不能低于2℃，否则会造成换热管冻裂，这就限制了某些玻璃化温度较低的热固性粉末涂料的生产，需要在冷冻水系统中添加防冻液，且制冷设备和表冷器还需要重新进行设计，管路保温等也需要加厚处理，这就带来了使用成本较高，维护难度较大的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于热固性粉末涂料的冷冻干燥机组以及磨粉装置，它具有结构可靠、节能高效和适用性好的优点。
本发明是这样来实现的，一种用于热固性粉末涂料的冷冻干燥机组，其特征在于，它包括若干套制冷剂循环系统以及与该制冷剂循环系统的吸热部配合的空气处理系统；所述制冷剂循环系统包括通过管路依此循环连通的压缩机、冷凝器、截止阀、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器；所述蒸发器的来风方向上设有进风过滤器。
该用于热固性粉末涂料的冷冻干燥机组包括两套制冷剂循环系统；第一套制冷剂循环系统包括通过管路依此循环连通的第一压缩机、第一冷凝器、第一截止阀、第一干燥过滤器、第一膨胀阀、第一级蒸发器和第一气液分离器；第二套制冷剂循环系统包括通过管路依此循环连通的第二压缩机、第二冷凝器、第二截止阀、第二干燥过滤器、第二膨胀阀、第二级蒸发器和第二气液分离器；所述第一级蒸发器和第二级蒸发器依此设置在从进风过滤器经过的新风通道上。
所述进风过滤器至少包括集成在一起的初效过滤器和中效过滤器，且初效过滤器的进风侧和中效过滤器的出风侧均设有压差计。
优选的是：所述压缩机为滚动转子式、涡旋式、活塞式或螺杆式压缩机。
优选的是：所述冷凝器为壳管式、套管式、板式或翅片式冷凝器。
优选的是：所述膨胀阀为热力膨胀阀、电子膨胀阀或毛细管。
优选的是：所述蒸发器为翅片式或微通道式蒸发器。
所述进风过滤器材质为聚氨酯发泡棉、玻璃纤维棉、尼龙网、无纺布、PP或不锈钢金属网。
本发明还记载了一种磨粉装置，它包括磨粉系统，其特征在于，它还包括上述冷冻干燥机组，冷冻干燥机组的蒸发器设置在进风过滤器和磨粉系统之间，且磨粉系统中还设有将蒸发器冷冻干燥后的空气引入磨粉系统的引风机。
本发明的有益效果为：本发明是一种具有制冷+除湿功能的节能高效、适用范围广的冷冻干燥机组，它克服普通冷水机组能效低、成本高、冬季易冻裂的问题，具有能效高、冬季防冻、出风温度调节范围更广、安装方便、占地面积更小等特点；它在提高热固性粉末涂料品质的同时可大幅提高生产效率，并能节省冷却系统的安装空间，简化了结构，降低了运行成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
在图中，1、第一压缩机 2、第一冷凝器 3、第一截止阀 4、第一干燥过滤器 5、第一膨胀阀 6、第一级蒸发器 7、第一气液分离器 8、第二压缩机 9、第二冷凝器 10、第二截止阀 11、第二干燥过滤器 12、第二膨胀阀 13、第二级蒸发器 14、第二气液分离器 15、进风过滤器 16、引风机 17、磨粉系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1所示，本发明是这样实现的，所述用于热固性粉末涂料的冷冻干燥机组包括若干套制冷剂循环系统以及与该制冷剂循环系统的吸热部配合的空气处理系统；所述制冷剂循环系统包括通过管路依此循环连通的压缩机、冷凝器、截止阀、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器；所述蒸发器的来风方向上设有进风过滤器15；本发明是一种具有制冷+除湿功能的节能高效、适用范围广的冷冻干燥机组，在实际使用时，本发明可根据需要设置多套制冷剂循环系统以及对应的空气处理系统，其工作原理是这样的：压缩机对制冷剂进行做功，将制冷剂蒸气压缩然后进入冷凝器放热，冷凝为温度适宜的高压液体，而后依此流经截止阀和干燥过滤器，并经膨胀阀节流调压后转化为能够满足制冷需要温度的工质，并最后在蒸发器中吸热转化为低温低压的工质，经气液分离器进行气液分离后重新返回压缩机，完成制冷剂循环；本发明相对于传统水泵式冷冻干燥系统，其采用的制冷剂闭环式循环过程，不仅结构更加简单，比现有间接换热技术减少了一个蒸发器、冷冻水泵和冷冻水管路，降低了成本；还能够根据工况需要灵活设置制冷剂循环系统以及与该制冷剂循环系统配合的空气处理系统的数量，安装方便，占地面积更小，且在冬季寒冷地域使用时，可彻底杜绝冬季忘记排水或排水不彻底而造成换热器冻裂的现象，制冷剂和空气直接换热，减小了换热温差和冷量损失，提高了能效，并能有效降低压缩机的启停次数，延长压缩机使用寿命，并能降低压缩机能耗，降低运行成本。
下面以图1所示的两级降温冷冻干燥机组为例详细阐述结果和工作过程，该冷冻干燥机组包括两套制冷剂循环系统；第一套制冷剂循环系统包括通过管路依此循环连通的第一压缩机1、第一冷凝器2、第一截止阀3、第一干燥过滤器4、第一膨胀阀5、第一级蒸发器 6和第一气液分离器7；第二套制冷剂循环系统包括通过管路依此循环连通的第二压缩机 8、第二冷凝器9、第二截止阀10、第二干燥过滤器11、第二膨胀阀12、第二级蒸发器 13和第二气液分离器14；所述第一级蒸发器6和第二级蒸发器13依此设置在从进风过滤器15经过的新风通道上；所述进风过滤器15至少包括集成在一起的初效过滤器和中效过滤器，且初效过滤器的进风侧和中效过滤器的出风侧均设有压差计；一方面初效过滤器和中效过滤器保证了空气处理的质量，另一方面，可利用压差计检测空气处理的效率，当压差大于设定值时，则进风过滤器15风阻较大，示需更换过滤器。
在实际安装时，第一压缩机1排气口与第一冷凝器2进口连接，第一冷凝器2出口与第一截止阀3进口连接，第一截止阀3出口与第一干燥过滤器4进口连接，第一干燥过滤器 4出口与第一膨胀阀5进口连接，第一膨胀阀5出口与第一级蒸发器6进口连接，第一级蒸发器6出口与第一气液分离器7进口连接，第一气液分离器7出口与第一压缩机1吸气口连接。第二压缩机8排气口与第二冷凝器9进口连接，第二冷凝器9出口与第二截止阀 10进口连接，第二截止阀10出口与第二干燥过滤器11进口连接，第二干燥过滤器11出口与第二膨胀阀12进口连接，第二膨胀阀12出口与第二级蒸发器13进口连接，第二级蒸发器13出口与第二气液分离器14进口连接，第二气液分离器14出口与第二压缩机8 吸气口连接。
设备运行时，在制冷剂循环系统中充注制冷剂。回路1：低温低压制冷剂蒸气经第一压缩机1压缩为高温高压蒸气后通过排气管道进入第一冷凝器2中，用冷却介质将制冷剂蒸气冷凝成为中温高压液体，后流经第一截止阀3、第一干燥过滤器4后，通过第一膨胀阀 5进行节流降温降压后，转化为低温低压的气液混合物，而后进入第一级蒸发器6，在吸收流过第一级蒸发器6的空气中的热量后，制冷剂蒸发为低温低压的制冷剂气体或气液混合物，经管道进入第一气液分离器7，进行气液分离，确保只有饱和的制冷剂蒸气进入第一压缩机1；周而复始，就完成了制冷剂循环系统的循环。
回路2：低温低压制冷剂蒸气经第二压缩机8压缩为高温高压蒸气后通过排气管道进入第二冷凝器9中，用冷却介质将制冷剂蒸气冷凝成为中温高压液体，后流经第二截止阀 10、第二干燥过滤器11后，通过第二膨胀阀12进行节流降温降压后，转化为低温低压的气液混合物，而后进入第二级蒸发器13，在吸收流过第二级蒸发器13空气中的热量后，制冷剂蒸发为低温低压的制冷剂气体或气液混合物，经管道进入第二气液分离器14，进行气液分离，确保只有饱和的制冷剂蒸气进入第二压缩机8；周而复始，就完成了制冷剂循环系统的循环。
空气处理系统：新风依次通过进风过滤器15的初效、中效过滤器过滤后，再经第一级蒸发器6和第二级蒸发器13进行降温除湿。
于此同时，为了进一步提高控制的便利性，并降低能耗，提高效率，本发明还对各个功能部件进行了优化设计，其中所述压缩机为滚动转子式、涡旋式、活塞式或螺杆式压缩机；所述冷凝器为壳管式、套管式、板式或翅片式冷凝器；所述膨胀阀为热力膨胀阀、电子膨胀阀或毛细管；所述蒸发器为翅片式或微通道式蒸发器；所述进风过滤器15材质为聚氨酯发泡棉、玻璃纤维棉、尼龙网、无纺布、PP或不锈钢金属网；当然，所述的机组可以为整体式，也可以为分体式，以满足实际安装和工作的需要；当然，为了满足实际控制的需要，在采用多套制冷剂循环系统时，可在每一套制冷剂循环系统的蒸发器处设置温度传感器，该温度传感器与PLC控制器相连，每一套制冷剂循环系统的压缩机、冷凝器以及膨胀阀均与该PLC控制器相连，这样可根据实际需要，PLC控制器对制冷剂循环系统的工作状况进行控制，在连续冷冻干燥中，可沿着气流方向依次降低蒸发器的温度，使得气流冷冻干燥高效持续。
本发明还公开了一种磨粉装置，它包括磨粉系统17，其结构特点是，它还包括上述冷冻干燥机组，冷冻干燥机组的蒸发器设置在进风过滤器15和磨粉系统17之间，且磨粉系统17中还设有将蒸发器冷冻干燥后的空气引入磨粉系统17的引风机16；空气处理系统：新风依次通过进风过滤器15过滤后，再经第一级翅片蒸发器6和第二级翅片式蒸发器13降温除湿后被吸入磨粉机，用于降低热固性粉末的温度；在实际控制中，机组中的压缩机可采用全变频式或变频+定频组合式；当然所述机组可以为两级降温、单级降温、三级或以上级数降温的任一种；当为单级降温系统时，它仅包含通过管路依此循环连通的第一压缩机1、第一冷凝器2、第一截止阀3、第一干燥过滤器4、第一膨胀阀5、第一级蒸发器6和第一气液分离器7。当为三级以上降温系统时，所述的冷冻干燥机组需要增加相应制冷剂循环系统回路的数量。
在实际使用中，与现有技术相比，它具有以下优点：1、采用两级降温，提高压缩机能效比，采用变频压缩机，系统综合能效可提高25％～30％，能有效提高冷冻干燥机组在变工况下高效稳定运行，减小出风温度的波动；2、地域使用范围宽广，出风温度调节范围更宽广；3、寒冷气候条件下，防止换热器冻裂；4、安装方便、占地面积小；5、模块化设计，单台制冷系统故障时，不影响整机正常运行。