ITMI20090102A1 - MIXER - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title
"MISCELATORE" "MIXER"
La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo miscelatore, impiegabile ad esempio (ma non limitativamente) per miscelare o emulsionare o più in generale per formare una soluzione colloidale (o più in generale, una qualsiasi aggregazione o soluzione o composizione o miscela) tra due o più componenti in fase di aggregazione omogenea o eterogenea. The present invention relates to a mixing device, which can be used for example (but not limited to) to mix or emulsify or more generally to form a colloidal solution (or more generally, any aggregation or solution or composition or mixture) between two or more components in the phase of homogeneous or heterogeneous aggregation.
Come è noto, in svariati campi operativi si rende necessario impiegare prodotti "fluidi" o "in polvere" che in realtà si presentano, dal punto dì vista chimicofisico, sotto forma di particolari aggregazioni (o miscele, o composti che dir si voglia) di due o più sostanze: tali forme di aggregazione possono essere costituite, a titolo di esempio, da miscele più o meno omogenee di materiali granulari e/o in polvere oppure da aggregazioni di sostanze in stati di aggregazione differenti (polveri (solubili o insolubili) in liquidi, liquidi reciprocamente insolubili ma finemente emulsionati tra loro e così via). As is known, in various operational fields it is necessary to use "fluid" or "powder" products which in reality are presented, from the chemical-physical point of view, in the form of particular aggregations (or mixtures, or compounds, if you prefer) of two or more substances: these forms of aggregation can be constituted, for example, by more or less homogeneous mixtures of granular and / or powdered materials or by aggregations of substances in different states of aggregation (powders (soluble or insoluble) in liquids, mutually insoluble liquids but finely emulsified together and so on).
Al fine di realizzare tali miscele (o aggregazioni diverse, quali ad esempio emulsioni, gel o sospensioni colloidali, a seconda delle esigenze del momento), si rende quindi necessario impiegare appositi macchinari, detti per l'appunto miscelatori, i quali provvedono a compenetrare reciprocamente e fisicamente e/o chimicamente le due sostanze: alla fine del ciclo operativo di un miscelatore, si provvede ad inviare la miscela ottenuta in un opportuno contenitore. In order to make these mixtures (or different aggregations, such as emulsions, gels or colloidal suspensions, depending on the needs of the moment), it is therefore necessary to use special machinery, precisely called mixers, which reciprocally interpenetrate and physically and / or chemically the two substances: at the end of the operating cycle of a mixer, the mixture obtained is sent to a suitable container.
Tra le innumerevoli tipologie di miscelatori di tipo noto, è relativamente diffusa un'architettura costruttiva in cui una camera di miscelazione è posizionata orizzontalmente rispetto al suolo e viene alimentata da lati opposti attraverso luci di ingresso mutuamente affacciate nella camera di miscelazione stessa: mediante azioni di spinta, coordinate e cicliche, delle due sostanze attraverso tali luci di ingresso si realizza la miscelazione nella camera. Among the innumerable types of known mixers, a construction architecture is relatively widespread in which a mixing chamber is positioned horizontally with respect to the ground and is fed from opposite sides through inlet ports facing each other in the mixing chamber itself: by means of thrust, coordinated and cyclical, of the two substances through these inlet ports, mixing takes place in the chamber.
Questa prima tipologia di struttura presenta però alcuni gravi inconvenienti operativi: infatti, il peculiare posizionamento della camera di miscelazione non permette di sfogare efficientemente l'aria che permane nella camera stessa all'inizio del ciclo operativo: tale aria tenderà quindi ad occupare spazio anche all'interno della miscela in formazione, alterandone quindi l'omogeneità e diminuendone la densità. This first type of structure, however, has some serious operational drawbacks: in fact, the peculiar positioning of the mixing chamber does not allow the air that remains in the chamber itself to be efficiently vented at the beginning of the operating cycle: this air will therefore tend to occupy space even in the inside the mixture being formed, thus altering its homogeneity and decreasing its density.
L'aria lasciata nella camera di miscelazione (o comunque introdotta al momento dell'immissione di particolari sostanze, ad esempio in quanto intrappolata negli interstizi tra i granuli di una polvere) viene poi inglobata nella miscela M, costituendone un elemento peggiorativo della qualità globale e della purezza. The air left in the mixing chamber (or in any case introduced when particular substances are introduced, for example as it is trapped in the interstices between the granules of a powder) is then incorporated into the mixture M, constituting a detrimental element of the overall quality and of purity.
Inoltre, la resistenza pneumatica di tale aria residua crea discontinuità nella movimentazione delle sostanze da miscelare, espandendosi e/o contraendosi in maniera imprevedibile: ciò crea un flusso incostante e porta alla degradazione del prodotto finito, ad esempio quando si deve spingere ad alta velocità il composto (gel o altro) in preparazione. I problemi legati alla presenza dell'aria residua implicano quindi un sovradimensionamento del miscelatore e costringendo al contempo ad implementare vari mezzi di tenuta ermetica che contrastino e controllino la diffusione incontrollata dell'aria stessa. Furthermore, the pneumatic resistance of this residual air creates discontinuity in the movement of the substances to be mixed, expanding and / or contracting in an unpredictable way: this creates an inconsistent flow and leads to the degradation of the finished product, for example when it is necessary to push the material at high speed. compound (gel or other) in preparation. The problems linked to the presence of residual air therefore imply an oversizing of the mixer and at the same time forcing the implementation of various hermetic sealing means that counteract and control the uncontrolled diffusion of the air itself.
Una tipologia alternativa di miscelatori noti prevede un funzionamento "in continuo", o in altre parole non si basa su un ciclo di movimentazioni delle sostanze da miscelare all'interno di un volume chiuso: tali miscelatori sono in pratica costituiti da un estrusore, nella cui porzione terminale presente un particolare dispositivo che impartisce al flusso uscente un'elevata turbolenza e/o una suddivisione in filetti fluidi, i guali vengono poi rimescolati mediante orientamento su "traiettorie di collisione". An alternative type of known mixers provides for "continuous" operation, or in other words it is not based on a movement cycle of the substances to be mixed within a closed volume: these mixers are in practice constituted by an extruder, in which terminal portion present a particular device which imparts to the outgoing flow a high turbulence and / or a subdivision into fluid threads, which are then remixed by orientation on "collision trajectories".
Tali dispositivi, per quanto semplici nella struttura generale, sono quindi legati al fatto che l'ottenimento della miscela deve essere necessariamente ottenuto con un unico passaggio delle sostanze attraverso la testa dell'estrusore, e ciò comporta gravi limitazioni in termini di qualità ed omogeneità della miscela ottenuta. Infatti, se da una parte per massimizzare l'efficacia della miscelazione in un'unica "passata" attraverso la porzione terminale dell'estrusore si rende necessario operare con pressioni di mandata molto elevata, dall'altra parte queste pressioni di mandata così alte causano sforzi di taglio troppo elevati nel flusso di sostanze da miscelare, causando degradazioni delle sostanze stesse a livello molecolare: ciò è indesiderato sia in termini "chimici" che in termini "fisici". These devices, although simple in their general structure, are therefore linked to the fact that the mixture must necessarily be obtained with a single passage of the substances through the extruder head, and this entails serious limitations in terms of quality and homogeneity of the mixture obtained. In fact, if on the one hand, to maximize the effectiveness of mixing in a single "pass" through the terminal portion of the extruder, it is necessary to operate with very high delivery pressures, on the other hand these high delivery pressures cause stresses. too high shear in the flow of substances to be mixed, causing degradation of the substances themselves at the molecular level: this is undesirable both in "chemical" and in "physical" terms.
Scendendo nei dettagli, dal punto di vista "chimico" si nota infatti che le miscele ottenute in tal modo sono penalizzate da un sostanziale impoverimento delle caratteristiche della miscela, o sono soggette ad un drastico calo della omogeneità e/o della densità (al punto che possono assumere consistenza troppo liquida) ; allo stesso tempo, dal punto di vista "fisico" si nota peraltro che elevate pressioni di mandata, unite a geometrie interne delle teste degli estrusori non sempre ottimali o ottimizzabili portano ad elevata usura delle parti interne del miscelatore stesso, e comunque generano problemi di accumuli e/o otturazioni del materiale all'interno delle zone di ristagno del flusso: non di rado, a quest'ultimo proposito, si creano fenomeni di sinterizzazione delle polveri pressate attraverso tali miscelatori, e tali fenomeni portano alla creazione di otturazioni praticamente irreversibili . Going into the details, from the "chemical" point of view, it can be seen that the mixtures obtained in this way are penalized by a substantial impoverishment of the characteristics of the mixture, or are subject to a drastic drop in homogeneity and / or density (to the point that they can take on a too liquid consistency); at the same time, from the "physical" point of view, it is also noted that high delivery pressures, combined with internal geometries of the extruder heads that are not always optimal or optimizable, lead to high wear of the internal parts of the mixer itself, and in any case generate accumulation problems and / or fillings of the material inside the stagnation areas of the flow: not infrequently, in this latter regard, phenomena of sintering of the powders pressed through these mixers are created, and these phenomena lead to the creation of practically irreversible fillings.
In generale, i miscelatori di tipo noto vengono usualmente progettati per trattare un numero estremamente limitato di sostanze, o comunque non sono in grado di operare con flessibilità soddisfacente in termini di varietà di sostanze impiegabili e/o di volumi totali di miscela ottenibile. In general, mixers of the known type are usually designed to treat an extremely limited number of substances, or in any case they are not able to operate with satisfactory flexibility in terms of the variety of substances that can be used and / or the total volumes of mixture obtainable.
Nondimeno, gli inconvenienti fin qui rilevati hanno un ulteriore fattore di aggravamento qualora ci si trovi ad operare con sostanze destinate ad applicazioni molto avanzate o delicate, o comunque con sostanze aventi un costo molto elevato (si citi ad esempio l'acido ialuronico ad alto grado di purezza, impiegabile nella ricostruzione tissutale, o si considerino anche polisaccaridi e polveri idratabili, magari di gelatina, composti dell'acido ialuronico, alginati e polimeri di vario genere, termoplastici o meno) ; tali materiali devono essere preparati secondo miscele, tipicamente gelificate, aventi caratteristiche ben precise, ed i macchinari che devono presiedere a tale preparazione devono garantire un'elevata resa-prodotto, con un sostanziale annullamento di prodotti di scarto o che rimane all'interno del macchinario (e quindi da espellere mediante "lavaggio"). Nonetheless, the drawbacks noted up to now have a further aggravation factor if one finds oneself working with substances intended for very advanced or delicate applications, or in any case with substances having a very high cost (for example, high-grade hyaluronic acid purity, usable in tissue reconstruction, or polysaccharides and hydratable powders, perhaps of gelatin, compounds of hyaluronic acid, alginates and polymers of various kinds, thermoplastic or not, are also considered); these materials must be prepared according to mixtures, typically gelled, having very specific characteristics, and the machinery that must preside over this preparation must guarantee a high product yield, with a substantial elimination of waste products or that remain inside the machinery (and therefore to be expelled by "washing").
Alla luce della tecnica nota sopra esemplificata, scopo della presente invenzione è quello di realizzare un miscelatore in grado di ovviare agli inconvenienti appena presentati. In the light of the known art exemplified above, the object of the present invention is to provide a mixer capable of overcoming the drawbacks just presented.
In particolare, la presente invenzione si prefigge di ideare un miscelatore che possa offrire elevate capacità operative in termini di omogeneità e densità della miscela ottenibile, eliminando tutti i problemi operativi legati alla presenza residuale di aria (o di altra sostanza indesiderata) all'interno della camera di miscelazione. In particular, the present invention aims to devise a mixer that can offer high operating capacities in terms of homogeneity and density of the obtainable mixture, eliminating all the operational problems related to the residual presence of air (or other unwanted substance) inside the mixing chamber.
Allo stesso tempo, la presente invenzione si prefigge come scopo l'ideazione di un miscelatore che possa operare su una vasta gamma di sostanze e che sia in grado di generare un ampia gamma di volumi di miscela ottenibile per ciascun ciclo operativo, minimizzando al contempo eventuali scarti o residui di materiale non-lavorato o non-estraibile dal macchinario stesso alla fine del ciclo produttivo. At the same time, the present invention has as its object the design of a mixer that can operate on a wide range of substances and that is capable of generating a wide range of mixture volumes obtainable for each operating cycle, while minimizing any possible waste or residues of non-processed or non-extractable material from the machinery itself at the end of the production cycle.
Peraltro, la presente invenzione ha come scopo la definizione di un miscelatore che abbia elevata affidabilità e ridotti costi di progettazione, installazione e manutenzione. Moreover, the present invention has as its object the definition of a mixer which has high reliability and reduced costs of design, installation and maintenance.
Questi ed altri scopi vengono realizzati da un miscelatore in accordo con la presente invenzione, avente le caratteristiche illustrate nelle annesse rivendicazioni e qui di seguito illustrato in una sua forma realizzativa esemplificativa ma non per questo limitativa, nonché negli uniti disegni, in cui: These and other objects are achieved by a mixer in accordance with the present invention, having the characteristics illustrated in the attached claims and illustrated hereinafter in an exemplary but not limiting embodiment thereof, as well as in the accompanying drawings, in which:
la figura 1 mostra uno schema in sezione di un miscelatore secondo l'invenzione; Figure 1 shows a sectional diagram of a mixer according to the invention;
- le figure dalla 2 alla 9 mostrano diverse fasi di un primo ciclo operativo attuabile con il miscelatore di figura 1; Figures 2 to 9 show different phases of a first operating cycle which can be carried out with the mixer of Figure 1;
- le figure dalla 10 alla 17 mostrano diverse fasi di un secondo ciclo operativo attuabile con il miscelatore di figura 1; e Figures 10 to 17 show different phases of a second operating cycle which can be carried out with the mixer of Figure 1; And
- la figura 18 mostra uno schema in sezione di una forma realizzativa alternativa del miscelatore secondo 1'invenzione . Figure 18 shows a sectional diagram of an alternative embodiment of the mixer according to the invention.
Con riferimento alla unite figure, il miscelatore secondo l'invenzione è generalmente indicato con il numero 1 e sostanzialmente comprende almeno una camera di miscelazione 2, la quale a sua volta presenta un volume operativo atto a contenere almeno due sostanze SI e S2 da miscelare. With reference to the accompanying figures, the mixer according to the invention is generally indicated with the number 1 and substantially comprises at least one mixing chamber 2, which in turn has an operating volume suitable for containing at least two substances S1 and S2 to be mixed.
A seconda delle esigenze del momento, la camera di miscelazione 2 può essere dotata di particolari funzionalità aggiuntive, come ad esempio può essere asservita a mezzi di termoregolazione che vi determinino un determinato stato di temperatura e/o di energia termica interna; è anche possibile che la camera di miscelazione 2 presenti almeno una porzione trasparente, al fine di permettere ad un operatore/controllore di valutare visivamente l'avanzamento del ciclo produttivo. Ai fini della presente invenzione, si può peraltro notare come tale volume operativo conterrà anche, nel corso del ciclo operativo del miscelatore 1, almeno una miscela M derivante per l'appunto dalle sopra citate sostanze da miscelare. According to the needs of the moment, the mixing chamber 2 can be equipped with particular additional functions, such as, for example, it can be enslaved by thermoregulation means which determine a certain state of temperature and / or internal thermal energy; it is also possible that the mixing chamber 2 has at least one transparent portion, in order to allow an operator / controller to visually evaluate the progress of the production cycle. For the purposes of the present invention, it can however be noted that this operating volume will also contain, during the operating cycle of the mixer 1, at least one mixture M deriving precisely from the aforementioned substances to be mixed.
È poi presente un predeterminato numero di luci di accesso 3, le quali sono atte a permettere un accesso alla camera di miscelazione 2, e sono simultaneamente presenti mezzi di propulsione 4 operativamente attivi sulla camera di miscelazione 2 per movimentare la miscela M o le almeno due sostanze da miscelare SI e/o S2. There is also a predetermined number of access ports 3, which are designed to allow access to the mixing chamber 2, and there are simultaneously present propulsion means 4 which are operationally active on the mixing chamber 2 to move the mixture M or at least two substances to be mixed SI and / or S2.
Vantaggiosamente, la camera di miscelazione 2 si sviluppa lungo un asse operativo 2a e comprende una porzione elongatrice 2b atta ad impartire uno stato deformativo di stiramento nel senso dell'asse o operativo 2a stesso ad un flusso di materiale F interno alla camera di miscelazione (o perlomeno, nel senso in cui il flusso scorre all'interno della porzione elongatrice 2b stessa durante il ciclo di funzionamento del miscelatore 1), e di seguito comprende almeno una porzione stratificatrice 2c, la quale invece è connessa senza soluzione di continuità alla porzione elongatrice 2b ed è atta a definire al suo interno un accumulo multi-stratificato del flusso di materiale F uscente dalla porzione elongatrice 2b. Advantageously, the mixing chamber 2 extends along an operating axis 2a and comprises an elongating portion 2b suitable for imparting a deformative state of stretching in the direction of the operating axis 2a itself to a flow of material F inside the mixing chamber (or at least, in the sense in which the flow flows inside the elongating portion 2b itself during the operating cycle of the mixer 1), and subsequently comprises at least one stratifying portion 2c, which instead is connected without interruption to the elongating portion 2b and is able to define inside it a multi-layered accumulation of the flow of material F exiting from the elongating portion 2b.
Per chiarificare le caratteristiche strutturali e funzionali della presente invenzione, è a questo punto opportuno specificare che con l'espressione "flusso di materiale F" si intende una massa di materiale in movimento all'interno del miscelatore, e più precisamente all'interno della camera di miscelazione 2: convenientemente, tale massa comprenderà, in un qualsiasi momento "intermedio" del ciclo operativo del miscelatore 1, miscela M già parzialmente ottenuta e/o le sostanze da miscelare. To clarify the structural and functional characteristics of the present invention, it is appropriate at this point to specify that the expression "material flow F" means a mass of material moving inside the mixer, and more precisely inside the chamber of mixing 2: conveniently, this mass will comprise, at any "intermediate" moment of the operating cycle of the mixer 1, mixture M already partially obtained and / or the substances to be mixed.
Sempre a proposito del ciclo operativo del presente dispositivo, va notato che il flusso di materiale F è ciclicamente e reversibilmente mobile attraverso la porzione elongatrice e la porzione stratificatrice: in conseguenza di ciò, il presente miscelatore si differisce dagli estrusori "a passata unica" descritti a riguardo della tecnica nota, dal momento che l'ottenimento della miscela M si verifica con più passate in un volume chiuso (la camera di miscelazione 2), il quale viene poi scaricato al momento opportuno. Still with regard to the operating cycle of the present device, it should be noted that the flow of material F is cyclically and reversibly mobile through the elongating portion and the stratifying portion: as a consequence of this, the present mixer differs from the "single-pass" extruders described with regard to the known art, since the mixture M is obtained with several passes in a closed volume (the mixing chamber 2), which is then discharged at the appropriate time.
La suddivisione della camera di miscelazione nelle due porzioni 2b e 2c sopra introdotte è dedicata ad ottenere un ben preciso stato di sforzi e deformazioni interne al flusso di materiale F: invero, la porzione elongatrice impartisce al flusso di materiale F una variazione di forma che comporta una diminuzione della sezione di passaggio (e conseguentemente, grazie alla costanza del volume, un'espansione longitudinale e l'insorgenza di forze di mutua compenetrazione trasversali alla direzione del flusso) a volume costante, grazie alla quale le sostanze saranno spinte a compenetrarsi, attuando quindi un primo meccanismo che promuove la miscelazione. The subdivision of the mixing chamber into the two portions 2b and 2c introduced above is dedicated to obtaining a very precise state of stresses and deformations inside the material flow F: indeed, the elongating portion imparts a shape variation to the material flow F which involves a decrease in the passage section (and consequently, thanks to the constancy of the volume, a longitudinal expansion and the onset of mutual interpenetration forces transversal to the flow direction) at a constant volume, thanks to which the substances will be pushed to interpenetrate, implementing hence a first mechanism that promotes mixing.
Immediatamente dopo essere stato "estruso" dalla porzione elonqatrice 2b, il flusso di materiale F (che al suo interno avrà sviluppato le appena citate forze di mutua compenetrazione) si troverà in una condizione in cui gli sforzi viscosi generati al suo interno durante la sua forzatura attraverso la porzione 2b stessa tenderanno a fare effetto dal punto di vista cinematico, impartendo curvature ed ingobbamenti del flusso stesso: inoltre, impattando contro le pareti che delimitano la porzione stratificatrice 2c, il flusso di materiale F tenderà a raccogliersi su sé stesso, creando un accumulo tridimensionale di anse appoggiate l'una sull'altra (le quali poi possono collassare l'una dentro l'altra per effetto del peso intrinseco del materiale stesso): ciò promuove un ulteriore meccanismo di miscelazione, che viene amplificato grazie a tutti i possibili modi in cui le anse del flusso (continuo e sostanzialmente orientato in un'unica direzione) in uscita dalla porzione 2b si possono accostare o sovrapporre nello spazio della porzione 2c. Immediately after being "extruded" from the elonqating portion 2b, the flow of material F (which inside it will have developed the aforementioned mutual interpenetration forces) will find itself in a condition in which the viscous forces generated inside it during its forcing through the portion 2b itself they will tend to have an effect from the kinematic point of view, imparting curvatures and hunches of the flow itself: furthermore, impacting against the walls that delimit the stratifying portion 2c, the flow of material F will tend to collect on itself, creating a three-dimensional accumulation of loops resting on each other (which can then collapse one inside the other due to the intrinsic weight of the material itself): this promotes a further mixing mechanism, which is amplified thanks to all possible ways in which the loops of the flow (continuous and substantially oriented in a single direction) leaving the portion 2b can be combined tare or overlap in the space of the portion 2c.
Si noti infine che grazie al funzionamento ciclico, tale accumulo tridimensionale, il cui grado di disordine è ovviamente maggiore rispetto al flusso "unidirezionale" che è fuoriuscito dalla porzione elongatrice 2b, verrà poi ri-immesso nella porzione elongatrice 2b stessa, e ciò promuoverà ulteriormente la miscelazione. Finally, it should be noted that thanks to the cyclic operation, this three-dimensional accumulation, whose degree of disorder is obviously greater than the "unidirectional" flow that has escaped from the elongating portion 2b, will then be re-introduced into the elongating portion 2b itself, and this will further promote mixing.
In altre parole, si può vedere come nella presente invenzione la camera di miscelazione 2 comprenda innanzitutto in una porzione elongatrice atta ad imporre deformazioni isocore (e cioè a volume costante) ed uni assiali al flusso di materiale F, e comprenda inoltre una porzione stratificatrice 2c che imponga distorsioni spaziali sostanzialmente casuali e/o multi-direzionali al flusso di materiale F stesso: tali distorsioni vengono effettuate grazie all'azione degli sforzi interni che si sono accumulati/sviluppati nel flusso di materiale F durante il suo passaggio nella porzione elongatrice 2b. In other words, it can be seen how in the present invention the mixing chamber 2 comprises first of all an elongating portion suitable for imposing isochoric (i.e. constant volume) and uni axial deformations to the flow of material F, and also comprises a stratifying portion 2c which imposes substantially random and / or multi-directional spatial distortions on the flow of material F itself: these distortions are carried out thanks to the action of the internal stresses that have accumulated / developed in the flow of material F during its passage in the elongating portion 2b.
Secondo un'ulteriore caratteristica innovativa ed originale della presente invenzione, la camera di miscelazione 2 può vantaggiosamente comprende una porzione di raccolta, atta a ricevere per effetto della forza di gravità il flusso di materiale F, ed una porzione di sfogo collegata alla porzione di raccolta ed invece atta a raccogliere almeno una sostanza estranea X rispetto alle sostanze da miscelare e/o rispetto alla miscela M e/o rispetto al flusso di materiale F. According to a further innovative and original feature of the present invention, the mixing chamber 2 can advantageously comprise a collection portion, adapted to receive the flow of material F due to the force of gravity, and an outlet portion connected to the collection portion and instead capable of collecting at least one foreign substance X with respect to the substances to be mixed and / or with respect to the mixture M and / or with respect to the flow of material F.
Strutturalmente, tale porzione di sfogo è collegata senza soluzione di continuità alla porzione di raccolta e ad esempio può essere posta in una posizione in cui è sovrastante alla porzione di raccolta stessa. Structurally, this vent portion is connected without solution of continuity to the collection portion and for example can be placed in a position in which it is above the collection portion itself.
Si noti che la suddivisione della camera di miscelazione 2 in "porzione di raccolta" e "porzione di sfogo" qui descritta (ed in seguito rivendicata) può anche essere indipendente dalla suddivisione in "porzione elongatrice" e "porzione stratificatrice" : la scelta di combinare o meno queste coppie di caratteristiche funzionali può essere fatta in base alle esigenze del momento, come ad esempio la determinazione di un grado di miscelazione/omogeneità più o meno elevato e così via . It should be noted that the subdivision of the mixing chamber 2 into "collection portion" and "vent portion" described here (and later claimed) can also be independent of the subdivision into "elongating portion" and "stratifying portion": the choice of whether or not to combine these pairs of functional characteristics can be made according to the needs of the moment, such as for example the determination of a more or less high degree of mixing / homogeneity and so on.
In altre parole, la presente invenzione può anche ricomprendere (in modo anche indipendente da quanto detto sopra) una peculiare suddivisione della camera di miscelazione, la quale è conformata per sfruttare l'effetto di separazione spontanea tra la miscela M in corso di ottenimento ed una o più "sostanze estranee" (come ad esempio l'aria residua che permane all'interno della camera di miscelazione all'inizio del ciclo produttivo) che si caratterizzano per avere un peso e/o una densità minore rispetto al prodotto-miscela M da ottenere: invero, grazie alla differenza di densità e/o di peso (o anche di peso specifico), la presente invenzione può vantaggiosamente predisporre una camera in cui il prodotto-miscela M si possa separare in maniera autonoma e "automatica" dalle sostanze indesiderate al termine del processo di miscelazione. Tornando alla forma realizzativa qui illustrata, e facendo riferimento alle figure, si possono vedere almeno due porzioni stratificatrici 2c, le quali sono connesse ad estremità opposte della porzione elongatrice 2b: in questa architettura costruttiva, la cosiddetta "porzione di raccolta" coincide con quella porzione stratificatrice in cui il flusso di materiale F e/o la sostanza estranea X possiedono un'energia potenziale avente valore minimo), mentre la cosiddetta "porzione di sfogo" coincide quella porzione stratificatrice 2c (o anche, a seconda della disposizione spaziale della camera di miscelazione 2, o con la porzione elongatrice 2b o addirittura con solo parte di quest'ultima) in cui il flusso di materiale F e/o la sostanza estranea X possiedono un'energia potenziale avente valore massimo. Peraltro, nello spirito della presente invenzione, e tenendo conto delle caratteristiche sopra esplicate, sono possibili diverse disposizioni spaziali della camera di miscelazione 2: ad esempio, la porzione elongatrice 2b può essere disposta verticalmente rispetto al suolo, mentre sono presenti due porzioni stratificatrici 2c disposte anch'esse verticalmente e connesse ad estremità opposte della porzione elongatrice 2b stessa: in questo caso, l'asse operativo 2a viene idealmente definito da un segmento rettilineo continuo verticale sotteso attraverso le sezioni stratificatrici 2c e la sezione elongatrice 2b. In other words, the present invention can also comprise (even independently from what has been said above) a peculiar subdivision of the mixing chamber, which is shaped to exploit the spontaneous separation effect between the mixture M being obtained and a or more "foreign substances" (such as for example the residual air that remains inside the mixing chamber at the beginning of the production cycle) which are characterized by having a lower weight and / or density than the product-mixture M to be obtain: indeed, thanks to the difference in density and / or weight (or even specific weight), the present invention can advantageously provide a chamber in which the product-mixture M can be separated autonomously and "automatically" from unwanted substances at the end of the mixing process. Returning to the embodiment illustrated here, and with reference to the figures, at least two stratifying portions 2c can be seen, which are connected to opposite ends of the elongating portion 2b: in this construction architecture, the so-called "collecting portion" coincides with that portion stratifier in which the flow of material F and / or the foreign substance X possess a potential energy having a minimum value), while the so-called "vent portion" coincides that stratifying portion 2c (or also, depending on the spatial arrangement of the mixing 2, or with the elongating portion 2b or even with only part of the latter) in which the flow of material F and / or the foreign substance X possess a potential energy having a maximum value. Moreover, in the spirit of the present invention, and taking into account the characteristics explained above, different spatial arrangements of the mixing chamber 2 are possible: for example, the elongating portion 2b can be arranged vertically with respect to the ground, while there are two stratifying portions 2c arranged also vertically and connected to opposite ends of the elongating portion 2b itself: in this case, the operating axis 2a is ideally defined by a continuous vertical straight segment subtended through the stratifying sections 2c and the elongating section 2b.
Alternativamente, la porzione elongatrice 2b può essere disposta orizzontalmente rispetto al suolo, mentre le due porzioni stratificatrici 2c sono disposte verticalmente (e si possono protendere nel semispazio al di sopra o al di sotto del piano di giacitura contenente la porzione elongatrice 2b) pur essendo sempre connesse, tramite opportune porzioni di raccordo incurvate o ad angolo, ad estremità opposte della porzione elongatrice 2b stessa: in questo caso, l'asse operativo 2a viene definito da una linea spezzata avente due tratti estremi verticali sottesi attraverso le sezioni stratificatrici 2c ed un tratto mediano orizzontale sotteso attraverso la sezione elongatrice 2b. Alternatively, the elongating portion 2b can be arranged horizontally with respect to the ground, while the two stratifying portions 2c are arranged vertically (and can extend into the half-space above or below the lying plane containing the elongating portion 2b) while still being connected, by means of suitable curved or angled connecting portions, to opposite ends of the elongating portion 2b itself: in this case, the operative axis 2a is defined by a broken line having two extreme vertical sections subtended through the stratifying sections 2c and a section horizontal median subtended through the elongating section 2b.
A seconda delle esigenze del momento, è anche possibile che la porzione di elongazione abbia andamenti diversi da quello rettilineo: si può infatti prevedere un andamento a "C" o a "V" o a "U", o ancora un andamento "a sifone" con una o più curve e così via. Depending on the needs of the moment, it is also possible that the elongation portion has different trends from the straight one: in fact, it is possible to foresee a "C" or "V" or "U" trend, or a "siphon" trend with one or more curves and so on.
Tornando ora sul concetto funzionale di "porzione di raccolta" è possibile definire quest'ultima come una porzione della camera di miscelazione 2 posta ad un'altezza minima rispetto al suolo, mentre la "porzione di sfogo" è costituita da una porzione della camera di miscelazione 2 posta ad un'altezza massima rispetto al suolo. Returning now to the functional concept of "collection portion", it is possible to define the latter as a portion of the mixing chamber 2 placed at a minimum height with respect to the ground, while the "vent portion" consists of a portion of the mixing 2 placed at a maximum height from the ground.
Al fine di permettere l'inizio e la fine del ciclo produttivo (ed anche al fine di poter estrarre, in un momento qualsivoglia del ciclo produttivo stesso, la sostanza estranea X) possono convenientemente essere presenti mezzi di carico e scarico 5, i quali sono atti a determinare selettivamente un ingresso e/o una fuoriuscita delle sostanze da miscelare e/o della miscela M e/o del flusso di materiale F e/o della sostanza estranea X rispetto alla camera di miscelazione 2. In order to allow the beginning and the end of the production cycle (and also in order to be able to extract, at any moment of the production cycle itself, the foreign substance X), loading and unloading means 5 may conveniently be present, which are able to selectively determine an entry and / or exit of the substances to be mixed and / or of the mixture M and / or of the flow of material F and / or of the foreign substance X with respect to the mixing chamber 2.
In maggior dettaglio, i mezzi di carico e scarico 5 comprendono un predeterminato numero di iniettori 5a posti preferibilmente in corrispondenza di estremità opposte della porzione elongatrice 2b (ma anche, all'occorrenza, in una o più porzioni stratificatrici 2c o addirittura nei mezzi di propulsione 4) e da un corrispondente e predeterminato numero di otturatori 5b operativamente attivabili su rispettivi iniettori 5a per configurarli reversibilmente tra una condizione di accesso ed una condizione di isolamento rispetto alla camera di miscelazione 2. In greater detail, the loading and unloading means 5 comprise a predetermined number of injectors 5a preferably located at opposite ends of the elongating portion 2b (but also, if necessary, in one or more stratifying portions 2c or even in the propulsion means 4) and by a corresponding and predetermined number of shutters 5b operatively activated on respective injectors 5a to configure them reversibly between an access condition and an isolation condition with respect to the mixing chamber 2.
Come già accennato in precedenza, la porzione elongatrice 2b presenta sezione costante sviluppantesi lungo l'asse operativo 2a, mentre una tipica conformazione assumibile dalla porzione stratificatrice 2c è caratterizzata da un andamento della sua sezione variabile lungo l'asse operativo 2a stesso: in particolare, al fine di impartire l'effetto di torsione/incurvamento del flusso di materiale F all'uscita della porzione elongatrice 2b, la sezione di almeno una porzione stratificatrice 2c è crescente sviluppandosi in allontanamento dalla porzione elongatrice 2b (definendo in tal modo una forma tridimensionale conica o piramidale, il cui spazio interno permette quindi la formazione ed il successivo sovrapporsi/ammucchiarsi delle "anse" sopra citate). As already mentioned above, the elongating portion 2b has a constant section extending along the operating axis 2a, while a typical conformation that can be assumed by the stratifying portion 2c is characterized by a variation of its section along the operating axis 2a itself: in particular, in order to impart the effect of torsion / bending of the flow of material F at the outlet of the elongating portion 2b, the section of at least one stratifying portion 2c grows growing away from the elongating portion 2b (thus defining a three-dimensional conical shape or pyramidal, whose internal space therefore allows the formation and subsequent overlapping / stacking of the "loops" mentioned above).
Qualora si renda necessario un ulteriore aumento del grado di lavorazione della miscela M, è vantaggiosamente possibile prevedere la presenza di almeno un elemento induttore di turbolenza 6, il quale è inserito nella camera di miscelazione 2 ed è attivo almeno sul flusso di materiale F. If a further increase in the degree of processing of the mixture M is necessary, it is advantageously possible to provide for the presence of at least one turbulence inducing element 6, which is inserted in the mixing chamber 2 and is active at least on the flow of material F.
A seconda delle esigenze del momento, è possibile impiegare diverse tipologie e/o geometrie dell'elemento induttore di turbolenza 6: ad esempio, quest'ultimo può essere connesso in maniera inamovibile o movimentabile (rotazionalmente e/o traslazionalmente) rispetto alla camera di miscelazione 2; in ogni modo, a prescindere dalla struttura o dalla tipologia dell'elemento induttore della turbolenza 6, è utile ai fini della presente invenzione il fatto che questo dispositivo sia atto ad impartire un predeterminato stato deformativo di sforzi di taglio e/o di variazione di velocità e/o direzione e/o accelerazione al flusso di materiale F stesso. Depending on the needs of the moment, it is possible to use different types and / or geometries of the turbulence inductor element 6: for example, the latter can be connected in an immovable or movable way (rotationally and / or translationally) with respect to the mixing chamber 2; in any case, regardless of the structure or type of the turbulence inducing element 6, it is useful for the purposes of the present invention that this device is capable of imparting a predetermined deformation state of shear stresses and / or speed variations and / or direction and / or acceleration to the flow of material F itself.
Sempre in funzione delle esigenze del momento, il posizionamento dell'elemento induttore di turbolenza 6 può essere qualsivoglia: ad esempio, è possibile localizzare almeno un elemento induttore di turbolenza 6 tra la sezione elongatrice 2b ed almeno una sezione stratificatrice 2c, in modo da amplificare gli effetti di rimescolamento sul flusso di materiale F. Always according to the needs of the moment, the positioning of the turbulence inducing element 6 can be any: for example, it is possible to locate at least one turbulence inducing element 6 between the elongating section 2b and at least one stratifying section 2c, so as to amplify mixing effects on material flow F.
Focalizzando ora l'attenzione sui mezzi di propulsione 4, si può notare come nella forma esemplificativa illustrata questi ultimi comprendano un predeterminato numero di spintori 4a (e più in particolare, uno spintore 4a per ciascuna porzione di camera di miscelazione definibile come "porzione stratificatrice") mobilmente attivi in almeno una porzione stratificatrice 2c. Focusing now on the propulsion means 4, it can be noted that in the exemplary embodiment illustrated the latter comprise a predetermined number of pushers 4a (and more particularly, a pusher 4a for each portion of the mixing chamber which can be defined as a "stratifying portion" ) movably active in at least one stratifying portion 2c.
Convenientemente, può essere possibile, mediante opportuni dimensionamenti e/o conformazioni della presente invenzione, che i mezzi di propulsione siano anche attivi nella porzione elongatrice 2b o in entrambe le porzioni 2b e 2c della camera 2; in ogni modo, gli spintori 4a sono movimentabili nelle diverse porzioni della camera 2 secondo un moto di tipo alternativo. Conveniently, it may be possible, by means of suitable sizing and / or conformations of the present invention, that the propulsion means are also active in the elongating portion 2b or in both portions 2b and 2c of the chamber 2; in any case, the pushers 4a can be moved in the different portions of the chamber 2 according to an alternative type of motion.
Con riferimento alle unite figure, i mezzi di propulsione 4 comprendono almeno una coppia di spintori 4a attivi sulla camera di miscelazione 2 per imporre direzioni di movimento alternativamente invertibili al flusso di materiale F e/o alla sostanza estranea X: vantaggiosamente, tali spintori 4a potranno essere mobili in sincronia reciproca (e più in particolare, potranno essere sincronizzati in modo che mentre uno di questi si avvicina alla porzione elongatrice 2c, l'altro se ne allontana...e viceversa). With reference to the accompanying figures, the propulsion means 4 comprise at least a pair of pushers 4a active on the mixing chamber 2 to impose alternatively reversible directions of movement to the flow of material F and / or to the foreign substance X: advantageously, these pushers 4a can be mobile in reciprocal synchrony (and more particularly, they can be synchronized so that while one of these approaches the elongating portion 2c, the other moves away from it ... and vice versa).
Naturalmente, la sincronica reciproca tra gli spintori 4a può anche essere annullata, e si possono movimentare gli spintori 4a stessi in modo sostanzialmente autonomo e reciprocamente indipendente: tipicamente, la sincronia reciproca descritta qui sopra può essere implementata nelle fasi "centrali" del ciclo produttivo, quando è necessario che il flusso di materiale F effettui diverse "passate" attraverso la porzione elongatrice 2b, mentre può essere utile far avvicinare simultaneamente entrambi gli spintori 4a alla porzione elongatrice 2b durante una fase di scarico della camera 2 (ed analogamente, può essere utile impiegare un movimento di simultaneo allontanamento di entrambi gli spintori 4a durante una fase di carico della camera 2). Naturally, the mutual synchronicity between the pushers 4a can also be canceled, and the pushers 4a themselves can be moved in a substantially autonomous and reciprocally independent way: typically, the reciprocal synchronization described above can be implemented in the "central" phases of the production cycle, when it is necessary for the flow of material F to carry out several "passes" through the elongating portion 2b, while it may be useful to make both pushers 4a approach simultaneously to the elongating portion 2b during an unloading phase of the chamber 2 (and similarly, it may be useful employing a movement of simultaneous removal of both pushers 4a during a phase of loading of the chamber 2).
Per completezza, va anche sottolineato che le possibilità operative della presente invenzione possono anche prevedere lo spostamento di solo uno dei due spintori 4a appartenenti ad una data coppia, mentre l'altro viene lasciato sostanzialmente fermo: a tal riguardo si possono esemplificativamente considerare le figure 2 e 3 o anche le figure 12 e 13. For the sake of completeness, it should also be emphasized that the operating possibilities of the present invention can also provide for the displacement of only one of the two pushers 4a belonging to a given pair, while the other is substantially left stationary: in this regard, figures 2 can be considered by way of example. and 3 or also Figures 12 and 13.
La già notevole efficienza di separazione tra la miscela M (in preparazione) e la sostanza estranea X (sia essa aria residua o qualsiasi altra cosa indesiderata nel prodotto finale) già conseguita con le caratteristiche fin qui descritte può essere ulteriormente aumentata mediante un gruppo purificatore 7 atto ad eliminare dalla camera di miscelazione 2 e/o dal flusso di materiale F la sostanza estranea X: va rimarcato a questo punto che il gruppo di aspirazione 7 non solo è in grado di eliminare la sostanza estranea X che si è separata spontaneamente dalla miscela M in formazione, ma è anche in grado di promuovere l'emersione e la separazione della sostanza estranea X che rimane imprigionata all'interno del flusso di materiale F: tale meccanismo di rimozione si può convenientemente basare su diversi princìpi chimici o fisici, a seconda della natura e/o dello stato di aggregazione della sostanza estranea X stessa. The already considerable separation efficiency between the mixture M (in preparation) and the foreign substance X (be it residual air or any other undesirable thing in the final product) already achieved with the characteristics described up to now can be further increased by means of a purifying unit 7 able to eliminate the foreign substance X from the mixing chamber 2 and / or from the flow of material F: it should be noted at this point that the suction unit 7 is not only able to eliminate the foreign substance X which has spontaneously separated from the mixture M in formation, but it is also able to promote the emergence and separation of the foreign substance X which remains imprisoned within the flow of material F: this removal mechanism can be conveniently based on different chemical or physical principles, depending on the nature and / or state of aggregation of the foreign substance X itself.
Ad esempio, qualora la sostanza estranea X sia costituita da aria o da una miscela M gassosa residua, è vantaggiosamente possibile che tale gruppo purificatore 7 sia atto a creare un predeterminato grado di vuoto (parziale o totale) nella camera di miscelazione 2: in tal modo non solo la sostanza estranea X che si è già accumulata nella "porzione di sfogo" viene eliminata per effetto pneumatico, ma tutte le eventuali micro-bolle di aria e/o gas imprigionate nel flusso di materiale F sono stimolate ad espandersi ed a scoppiare (grazie alla differenza di pressione statica che si viene a formare attorno a ciascuna micro-bolla "imprigionata"), liberando quindi la sostanza estranea X stessa e venendo quindi aspirate dal gruppo purificatore 7. For example, if the foreign substance X consists of air or a residual gaseous mixture M, it is advantageously possible that this purifying unit 7 is able to create a predetermined degree of vacuum (partial or total) in the mixing chamber 2: in this case so not only the foreign substance X that has already accumulated in the "vent portion" is eliminated by pneumatic effect, but all the possible micro-bubbles of air and / or gas trapped in the flow of material F are stimulated to expand and burst (thanks to the difference in static pressure that is formed around each "imprisoned" micro-bubble), thus releasing the foreign substance X itself and thus being aspirated by the purifier group 7.
Nella forma realizzativa appena citata come esempio, il gruppo purificatore 7 è preferibilmente connesso ad almeno una luce di accesso 3 e può essere tipicamente connesso alla porzione di sfogo della camera di miscelazione 2, in modo da operare in quella parte della camera 2 in cui è più probabile l'accumulo della sostanza estranea X che già spontaneamente si era separata dal flusso di materiale F durante il ciclo operativo del miscelatore 1. In the embodiment just mentioned as an example, the purifier assembly 7 is preferably connected to at least one access port 3 and can typically be connected to the vent portion of the mixing chamber 2, so as to operate in that part of the chamber 2 in which it is more likely the accumulation of the foreign substance X which had already spontaneously separated from the flow of material F during the operating cycle of mixer 1.
Qualora la sostanza estranea X abbia uno stato di aggregazione e/o proprietà chimico-fisiche differenti, si può mettere in opera un gruppo purificatore 7 che sfrutta principi differenti: ad esempio, per eliminare scorie metalliche magneticamente permeabili, il gruppo purificatore può comprendere una serie di elementi magneticamente attivi che attirano tali scorie verso l'esterno della camera 2), o per eliminare cariche elettrostatiche è possibile che il gruppo purificatore applichi opportuni campi elettrici e predisponga opportuni circuiti di "messa a terra". If the foreign substance X has a different state of aggregation and / or chemical-physical properties, a purifying group 7 can be implemented which uses different principles: for example, to eliminate magnetically permeable metal waste, the purifying group can comprise a series of magnetically active elements that attract such slag towards the outside of the chamber 2), or to eliminate electrostatic charges it is possible that the purifier group applies suitable electric fields and prepares suitable "grounding" circuits.
Va notato che il gruppo purificatore 7 fin gui descritto può anche essere applicato ad altri tipi di macchinario e/o di miscelatore, indipendentemente dalle caratteristiche strutturali del miscelatore della presente invenzione. It should be noted that the purifying unit 7 described herein can also be applied to other types of machinery and / or mixer, regardless of the structural characteristics of the mixer of the present invention.
Nella forma realizzativa fin qui descritta è possibile vedere come la camera di miscelazione 2 comprenda diverse porzioni, le quali a loro volta sono definite da volumi fissi nel tempo: è comunque possibile, sempre nello spirito della presente invenzione, definire un miscelatore in cui la camera di miscelazione 2 comprende almeno una porzione (che potrà essere una porzione elongatrice e/o una porzione stratificatrice, o ancora la porzione di raccolta e/o la porzione di sfogo) avente forma e/o volume variabile nel tempo. In the embodiment described up to now it is possible to see how the mixing chamber 2 comprises different portions, which in turn are defined by volumes fixed over time: it is however possible, always in the spirit of the present invention, to define a mixer in which the chamber of mixing 2 comprises at least a portion (which may be an elongating portion and / or a stratifying portion, or again the collection portion and / or the vent portion) having a shape and / or volume variable over time.
In particolare, con riferimento alla figura 18, si può notare che in questa forma realizzativa può essere presente un elemento induttore di turbolenza 6 mobilmente scorrevole rispetto all'asse operativo 2a: tale elemento induttore di turbolenza 6 divide pertanto il volume complessivo della camera 2 in almeno una, e preferibilmente due porzioni di stratificazione 2c che corrispondono alle parti della camera poste a monte o a valle dell'elemento induttore 6 stesso, mentre la porzione elongatrice 2b è rappresentata dalla, o quantomeno comprende, sezione interna di passaggio ricavata nell'elemento induttore di turbolenza 6 stesso. Movimentando opportunamente l'elemento induttore 6, ad esempio attraverso opportuni mezzi di movimentazione 6a (ad esempio, mezzi di movimentazione elettromagnetici come quelli rappresentati in figura 18, dove si vede un solenoide posto esternamente attorno alla camera di miscelazione 2 e che mediante creazione di un campo magnetico variabile sposta l'elemento induttore 6, realizzato in materiale magneticamente permeabile), si viene a creare un flusso di materiale attraverso l'elemento induttore 6 stesso, e simultaneamente si vengono a definire sue porzioni di stratificazione a volume variabile. In particular, with reference to Figure 18, it can be noted that in this embodiment there may be a turbulence inducing element 6 movably sliding with respect to the operating axis 2a: this turbulence inducing element 6 therefore divides the overall volume of the chamber 2 into at least one, and preferably two stratification portions 2c which correspond to the parts of the chamber placed upstream or downstream of the inductor element 6 itself, while the elongating portion 2b is represented by, or at least includes, an internal passage section obtained in the inductor element of turbulence 6 itself. By suitably moving the inductor element 6, for example by means of suitable handling means 6a (for example, electromagnetic handling means such as those shown in figure 18, where a solenoid can be seen placed externally around the mixing chamber 2 and which by creating a variable magnetic field moves the inductor element 6, made of magnetically permeable material), a flow of material is created through the inductor element 6 itself, and at the same time its stratification portions with variable volume are defined.
Grazie alla struttura appena descritta è poi possibile effettuare le opportune operazioni di separazione della sostanza estranea, sia che questa si separi spontaneamente dalla miscela e/o dal flusso di materiale, che questa venqa stimolata a liberarsi dalla miscela già formata per effetto del gruppo di purificazione, nonché è possibile, mediante apertura di una o più luci di accesso 3, scaricare il materiale o la miscela dalla camera 2. Thanks to the structure just described it is then possible to carry out the appropriate operations of separation of the foreign substance, whether it separates spontaneously from the mixture and / or the flow of material, or this venq is stimulated to free itself from the mixture already formed due to the effect of the purification group. and it is also possible, by opening one or more access ports 3, to discharge the material or mixture from chamber 2.
Forma oggetto della presente invenzione anche un innovativo ed originale metodo di miscelazione di almeno due sostanze, comprendente le seguenti fasi: The present invention also relates to an innovative and original method of mixing at least two substances, comprising the following steps:
si predispongono almeno una prima sostanza SI ed almeno una seconda sostanza S2; at least one first substance S1 and at least one second substance S2 are prepared;
- si immettono la prima e la seconda sostanza S2 in una camera di miscelazione 2; - the first and second substance S2 are introduced into a mixing chamber 2;
- si definisce un flusso di materiale F mediante una miscelazione e/o una compenetrazione e/o una emulsione (o più in generale mediante un qualsivoglia processo chimico-fisico che porti ad un mescolamento reciproco tra le due sostanze) tra la prima sostanza SI e la seconda sostanza S2; e - a flow of material F is defined by a mixing and / or an interpenetration and / or an emulsion (or more generally by any chemical-physical process that leads to a mutual mixing between the two substances) between the first substance SI and the second substance S2; And
- si scarica una miscela M comprendente tale flusso di materiale F dalla camera di miscelazione2. - a mixture M is discharged comprising this flow of material F from the mixing chamber 2.
Vantaggiosamente, nella fase di definizione del flusso di materiale F si comprende una sottofase di indurre una deformazione elongativa al flusso di materiale F, ed una sottofase successiva di determinare un accumulo multistratificato al flusso di materiale F stesso. Advantageously, in the phase of defining the flow of material F there is a sub-phase of inducing an elongative deformation to the flow of material F, and a subsequent sub-phase of determining a multilayered accumulation of the flow of material F itself.
L'elevato grado di miscelazione, omogeneità e densità ottenibile attraverso il presente metodo sono vantaggiosamente impiegabili nei riguardi di quei processi produttivi che richiedano elevata accuratezza, ed in particolare nei riguardi di quei processi operativi che si occupano di materiali dal costo elevato e/o che richiedono estrema attenzione per evitare di degradare il prodotto finale: in questo ambito, è ad esempio possibile che la miscela M ottenuta tramite il metodo secondo l'invenzione sia un gel (o soluzione o dispersione colloidale affine) che contenga acido ialuronico ad uso medicale, o più generalmente almeno un polisaccaride impiegabile nel ramo della cosiddetta "ingegneria tissutale" o comunque nel ramo farmaceutico/medicale . The high degree of mixing, homogeneity and density obtainable through this method can be advantageously used in respect of those production processes that require high accuracy, and in particular in regard to those operating processes that deal with materials with a high cost and / or that require extreme attention to avoid degrading the final product: in this context, for example, it is possible that the mixture M obtained by the method according to the invention is a gel (or similar colloidal solution or dispersion) that contains hyaluronic acid for medical use, or more generally at least one polysaccharide usable in the branch of the so-called "tissue engineering" or in any case in the pharmaceutical / medical branch.
Scendendo nei particolari del presente metodo, si può notare come quest'ultimo comprenda inoltre una fase di separazione spontanea del flusso di materiale F e/o della miscela M rispetto ad una sostanza estranea X: tale fase di separazione comprende a sua volta una sottofase di separare spontaneamente la miscela M e/o il flusso di materiale F dalla sostanza estranea X per effetto della forza di gravità (o più in generale, per effetto delle differenti densità della miscela M e/o delle sostanze da miscelare rispetto alla sostanza estranea X). Going into the details of the present method, it can be noted that the latter also comprises a step of spontaneous separation of the flow of material F and / or of the mixture M with respect to a foreign substance X: this separation step in turn includes a sub-phase of spontaneously separate the mixture M and / or the flow of material F from the foreign substance X due to the force of gravity (or more generally, due to the different densities of the mixture M and / or the substances to be mixed with respect to the foreign substance X) .
Convenientemente, nel presente metodo è possibile confinare la sostanza estranea X in una porzione di sfogo della camera di miscelazione, come pure è successivamente possibile scaricare da tale porzione di sfogo la sostanza estranea X stessa. Conveniently, in the present method it is possible to confine the foreign substance X in a vent portion of the mixing chamber, as well as it is subsequently possible to discharge the foreign substance X itself from this vent portion.
Operativamente, e facendo riferimento alle caratteristiche del miscelatore 1 qui sopra descritto (e più avanti rivendicato), le fasi operative sopra descritte possono essere attuate mediante movimenti alterni (sincronizzati o autonomi) di almeno uno spintore, e preferibilmente con movimenti (sincronizzati o autonomi) ed alterni di due o più spintori, i quali esercitano azioni di pompaggio e/o di aspirazione nella camera di miscelazione. Operationally, and with reference to the characteristics of the mixer 1 described above (and later claimed), the operating steps described above can be carried out by alternating movements (synchronized or autonomous) of at least one pusher, and preferably with movements (synchronized or autonomous) and alternating between two or more pushers, which exert pumping and / or suction actions in the mixing chamber.
Vantaggiosamente, al fine di aumentare ulteriormente la purezza della miscela M ottenuta, è implementabile nel presente metodo una fase di separare una sostanza estranea X imprigionata nella miscela M o nel flusso di materiale F: tale fase di liberazione della sostanza estranea X imprigionata viene attuata mediante il gruppo di purificazione di cui sopra. Advantageously, in order to further increase the purity of the mixture M obtained, a step of separating a foreign substance X trapped in the mixture M or in the flow of material F can be implemented in the present method: this step of releasing the trapped foreign substance X is carried out by means of the above purification group.
In accordo con l'invenzione (e con riferimento alle sequenze di figure dalla 2 alla 9 nonché dalla 10 alla 17), il presente metodo può dare luogo ad un ciclo operativo essenzialmente composto dalle seguenti fasi: - si predispone un primo spintore 4a in una condizione di massima vicinanza ad un'estremità di una porzione elongatrice 2b di una camera di miscelazione 2, e si predispone simultaneamente un secondo spintore 4a in una condizione di massima vicinanza ad un'estremità opposta della porzione elongatrice 2b stessa; In accordance with the invention (and with reference to the sequences of figures from 2 to 9 as well as from 10 to 17), the present method can give rise to an operating cycle essentially composed of the following phases: - a first pusher 4a is arranged in a condition of maximum proximity to one end of an elongating portion 2b of a mixing chamber 2, and a second pusher 4a is simultaneously predisposed in a condition of maximum proximity to an opposite end of the elongating portion 2b itself;
- si immette nella camera di miscelazione 2 una prima sostanza SI mediante allontanamento di un primo spintore 4a rispetto alla camera di miscelazione 2; - a first substance S1 is introduced into the mixing chamber 2 by moving away a first pusher 4a with respect to the mixing chamber 2;
si comprime la prima sostanza SI mediante avvicinamento di un secondo spintore 4a rispetto alla camera di miscelazione 2 e simultaneamente si crea una depressione attraverso una luce di accesso 3 della camera di miscelazione 2; the first substance S1 is compressed by approaching a second pusher 4a with respect to the mixing chamber 2 and simultaneously a depression is created through an access port 3 of the mixing chamber 2;
- si immette nella camera di miscelazione 2 una seconda sostanza S2 mediante allontanamento del primo spintore (come in figura 6) e/o del secondo spintore (come in figura 14) rispetto alla camera di miscelazione 2; - a second substance S2 is introduced into the mixing chamber 2 by moving away the first pusher (as in figure 6) and / or the second pusher (as in figure 14) with respect to the mixing chamber 2;
- si miscelano la prima e la seconda sostanza SI ed Ξ2 mediante un predeterminato numero di avvicinamenti ed allontanamenti simultanei e coordinati del primo e del secondo spintore rispetto alla camera di miscelazione 2; - si accumula una miscela M, preferibilmente per effetto della forza di gravità e/o coordinatamente con un avvicinamento del primo spintore 4a rispetto alla camera di miscelazione 2 e/o con un allontanamento del secondo spintore 4b rispetto alla camera di miscelazione 2, in una porzione di raccolta della camera di miscelazione 2 stessa; ed infine - the first and second substances S1 and Ξ2 are mixed by means of a predetermined number of simultaneous and coordinated approaches and departures of the first and second pusher with respect to the mixing chamber 2; - a mixture M accumulates, preferably due to the force of gravity and / or in coordination with an approach of the first pusher 4a with respect to the mixing chamber 2 and / or with a removal of the second pusher 4b with respect to the mixing chamber 2, in a collection portion of the mixing chamber 2 itself; and finally
- si scarica tale miscela M dalla camera di miscelazione attraverso una luce di accesso 3. - this mixture M is discharged from the mixing chamber through an access port 3.
Convenientemente, durante tale ciclo operativo può essere prevista una fase di scaricare, preferibilmente attraverso una luce di accesso 3, la sostanza estranea X che nel frattempo può essersi già separata spontaneamente dalle sostanze SI e/o S2 e/o dalla miscela M e/o dal flusso di materiale F: ad esempio, è possibile che tale fase di scarico avvenga simultaneamente alla fase di compressione della prima sostanza 1, come indicato nella figura 5 o nella figura 13. Conveniently, during this operating cycle a step can be provided for discharging, preferably through an access port 3, the foreign substance X which in the meantime may have already spontaneously separated from the substances SI and / or S2 and / or from the mixture M and / or from the material flow F: for example, it is possible that this discharge phase occurs simultaneously with the compression phase of the first substance 1, as indicated in figure 5 or figure 13.
II ciclo operativo appena descritto può peraltro essere integrato con le seguenti sottofasi: The operating cycle just described can however be integrated with the following sub-phases:
successivamente alla fase di predisporre il primo spintore ed il secondo spintore nella citata "condizione di massima vicinanza alla camera di miscelazione 2", si stabilisce una comunicazione tra la camera di miscelazione 2 ed un ambiente esterno (e tipicamente si stabilisce una comunicazione di materia tra la camera di miscelazione 2 ed un serbatoio di contenimento) , preferibilmente mediante un'apertura di un primo otturatore 5b agente su una luce di accesso 3; after the step of preparing the first pusher and the second pusher in the aforementioned "condition of maximum proximity to the mixing chamber 2", a communication is established between the mixing chamber 2 and an external environment (and typically a matter communication is established between the mixing chamber 2 and a containment tank), preferably by means of an opening of a first shutter 5b acting on an access port 3;
- successivamente alla fase di immettere nella camera di miscelazione 2 la prima sostanza SI, si interrompe la comunicazione (di materia) tra la camera di miscelazione 2 e l'ambiente esterno (il serbatoio della prima sostanza SI), preferibilmente mediante una chiusura dell'appena citato "primo otturatore 5b"; - after the step of introducing the first substance SI into the mixing chamber 2, the communication (of matter) between the mixing chamber 2 and the external environment (the tank of the first substance SI) is interrupted, preferably by closing the just mentioned "first shutter 5b";
successivamente alla fase di comprimere la prima sostanza SI, si ri-stabilisce una comunicazione tra la camera di miscelazione 2 ed un ambiente esterno (che questa volta può essere rappresentato da u serbatoio di contenimento della seconda sostanza S2), preferibilmente mediante una ri-apertura del primo otturatore 5b; after the step of compressing the first substance SI, a communication is re-established between the mixing chamber 2 and an external environment (which this time can be represented by a containment tank of the second substance S2), preferably by re-opening of the first shutter 5b;
- successivamente alla fase di immettere nella camera di miscelazione 2 la seconda sostanza S2, si ri-interrompe una comunicazione tra la camera di miscelazione 2 e l'ambiente esterno, preferibilmente mediante una richiusura del primo otturatore 5b; e - after the step of introducing the second substance S2 into the mixing chamber 2, a communication between the mixing chamber 2 and the external environment is re-interrupted, preferably by re-closing the first shutter 5b; And
- successivamente alla fase di accumulare la miscela M, si stabilisce una comunicazione tra la camera di miscelazione 2 ed un ambiente esterno (che in quest'ultimo caso può essere un recipiente "finale" per raccogliere il prodotto finito), preferibilmente mediante un'apertura di un secondo otturatore 6d agente su una luce di accesso 3 posta preferibilmente in corrispondenza della porzione di raccolta. - after the phase of accumulating the mixture M, a communication is established between the mixing chamber 2 and an external environment (which in the latter case can be a "final" container for collecting the finished product), preferably through an opening of a second shutter 6d acting on an access port 3 preferably located in correspondence with the collection portion.
Convenientemente, il metodo (ed il ciclo produttivo) secondo l'invenzione possono essere attuati mediante un miscelatore 1 avente una o più caratteristiche tra quelle fin qui descritte e/o di seguito rivendicate. Conveniently, the method (and the production cycle) according to the invention can be implemented by means of a mixer 1 having one or more characteristics from those described up to now and / or claimed hereinafter.
L'invenzione permette di ottenere importanti vantaggi. Innanzitutto, si noti come la peculiare architettura costruttiva di tale macchinario permetta un'eliminazione sostanzialmente spontanea dell'aria (o più in generale, di qualsivoglia sostanza più leggera delle sostanze che devono essere miscelate tra loro), sfruttando l'effetto della gravità e quindi ottenendo un vantaggio correlato all'intrinseca semplicità della struttura stessa. The invention allows to obtain important advantages. First of all, it should be noted how the peculiar construction architecture of this machinery allows a substantially spontaneous elimination of the air (or more generally, of any substance lighter than the substances that must be mixed together), exploiting the effect of gravity and therefore obtaining an advantage related to the intrinsic simplicity of the structure itself.
In stretta correlazione con il vantaggio appena elencato, si può anche notare come il presente miscelatore sia in grado di ottenere miscele altamente omogenee e caratterizzate da elevata densità. In close correlation with the aforementioned advantage, it can also be noted that the present mixer is capable of obtaining highly homogeneous mixtures characterized by high density.
In seconda battuta, va notato che il presente miscelatore permette di ottenere uno scarico della camera di miscelazione altamente efficiente, grazie al quale si riesce a raccogliere la miscela M ottenuta con elevata precisione, evitando contaminazioni della miscela M al momento del suo spillamento dalla camera di miscelazione stessa. Secondly, it should be noted that the present mixer allows to obtain a highly efficient mixing chamber discharge, thanks to which it is possible to collect the mixture M obtained with high precision, avoiding contamination of the mixture M when it is tapped from the mixing chamber. mixing itself.
Ancora, si può osservare che il presente miscelatore è in grado di implementare cicli produttivi particolarmente efficienti, grazie alle sue caratteristiche strutturali e funzionali che permettono un veloce caricamento delle sostanze da miscelare, un'altrettanto veloce azione di miscelazione ed una rapida e pratica fase di preparazione preliminare prima di avviare un nuovo ciclo produttivo. Furthermore, it can be observed that the present mixer is able to implement particularly efficient production cycles, thanks to its structural and functional characteristics that allow a fast loading of the substances to be mixed, an equally fast mixing action and a rapid and practical phase of preliminary preparation before starting a new production cycle.
Infine, si deve notare come la presente invenzione permetta di realizzare il macchinario oggetto della stessa con elevato grado di affidabilità e riproducibilità, elevata flessibilità operativa (sia in termini di sostanze che può trattare che in termini di volumi di miscela M producibili) , il tutto non disgiunto da bassi costi di produzione, validazione del processo, pulizia/manutenzione e vendita. Finally, it should be noted that the present invention allows to realize the machinery object of the same with a high degree of reliability and reproducibility, high operational flexibility (both in terms of substances that can be treated and in terms of volumes of mix M that can be produced). not disjointed from low production costs, process validation, cleaning / maintenance and sales.
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