CN102458628B - 用于产生由至少三种组分组成的混合物的混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于产生能够流动的组分的混合物的混合装置(100)。用于所述待混合的组分的两个入口通道(110、120)通入所述第一混合通道(141)中，所述第一混合通道具有至少一个设置在其中的混合元件(142)。在第一混合通道的下游连接有第二混合通道(151)，所述第二混合通道具有至少一个设置在其中的混合元件(152)。第三入口通道(130)直接或间接通入所述第二混合通道中，以便混入第三组分。在另一实施形式中，存在三个或多个混合通道。此外，提供了一种具有这样的混合装置和相应的容器(210、220、230)的排料装置，以及提供了一种用于混合至少三种组分的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合装置、一种构成有这样的混合装置的排料装置以及一种用于产生可流动的组分的混合物的方法。
背景技术
在多种应用中的任务是，产生和排出由多种可流动的组分以预定的混合比例组成的混合物。一个示例是产生用于在技术上或在医学上应用的黏合剂，例如由两种或多种组分组成的环氧树脂黏合剂或基于纤维蛋白的医用黏合剂。另一示例是产生由多种组分组成的骨粘合剂。在这种类型的系统中，硬化时间非常短，并且因此，所述产品必须在混合后直接排出。
为此，从现有技术中已知排料装置，其中，将两种待混合的组分贮存在具有两个注射容器、两个出口和两个相互连接的注射活塞的双筒注射器中，或者在使用前不久才被抽入这样的双筒注射器中。那么，在双筒注射器上安置有具有两个入口通道的混合装置，所述入口通道连接在所述双筒注射器的出口上。入口通道通入混合通道中，在所述混合通道中存在通常为设置有螺旋状的混合叶片的混合螺旋件的形式的固定的混合元件。那么，当互相连接的注射活塞插入双室注射器中时，两种组分从所述注射容器被导入混合装置中，在那里所述两种组分相互混合，并且随后被直接排出。例如从WO 2006/005205中已知这种类型的排料装置。
GB 1 423 933公开了一种用于工业应用的混合装置，在所述混合装置中，通过分别成对地平行地引导两个混合通道，改进了用于两种待混合的组分的混合效果，所述混合通道具有设置在其中的混合元件。两个混合通道的出口汇集到一个室中。所述室又通入两个平行地引导的混合通道中，所述混合通道在流动方向方面设置成相对于前面的两个混合通道偏移90°。所述结构多次重复。
但是，在某些应用中可能必要的是，混合两种、三种或多种组分，并且随后直接排出。
发明内容
因此，本发明的目的是，提出一种混合装置，所述混合装置可实现由至少三种组分组成的混合物的产生和随后排出。
该目的通过根据本发明的混合装置得以实现。在下文中说明了优选的实施形式。
本发明提出，通过首先混合前两种组分，并且随后混入其它组分(需要时，所述组分本身又能够是一种混合物)，顺序地或连续地实施混合过程。为此，提出一种用于产生可流动的组分的混合物的可穿流的混合装置，所述混合装置具有：
-用于待混合的组分的第一、第二、第三和第四入口通道；
-具有第一混合元件的第一混合通道；
-具有第二混合元件的第二混合通道；
-具有第三混合元件的第三混合通道；
-用于由此产生的混合物的出口通道；
其中所述第一和第二入口通道通入所述第一混合通道中，其中所述第三和第四入口通道通入所述第三混合通道中，其中所述第一和第三混合通道通入所述第二混合通道中，并且其中所述第二混合通道通入所述出口通道中，并且其中，所述第一、第二和第三入口通道分别具有用于容器的连接区域，在所述连接区域的范围中彼此平行地延伸并且在所述连接区域的范围中基本上设置在一个共同的平面中。
换句话说，因此提出一种可穿流的混合装置，沿流动方向看，所述混合装置具有至少两个相互串联的连续式混合器。将至少两种组分供给第一连续式混合器，所述两种组分在所述连续式混合器中混合。然后，在第二连续式混合器中的所产生的中间产物中混入至少另一组分(所述另一组分本身也可以是中间产物)。定义“直接”和“间接”应如下理解。当在所述通道之间不存在其它混合器时，通道直接通入另一通道中。当在所述通道之间存在另一混合器时，并且特别是，如果在另一混合器中还混入其它组分，那么通道“间接”通入另一通道中。
所述组分通常应是能够流动的。这包括液态的、有粘性的和粉末状的、需要时也是气态的组分。所述组分能够是全部不同的，但是两种或多种组分也能够是相同的。特别是可设想，通过第二和第三入口通道供给的组分是相同的，以至于在第一和第二混合器之间仅改变混合物比例。在这种情况下，第三入口通道能够与第二入口分岔。
至少第一和第二入口通道，也优选第三入口通道，优选分别具有用于容器的接口元件。所述接口元件能够以任意已知的方式构成，例如构成为阳鲁尔接口或阴鲁尔接口。也可设想的是，构成用于全部三个或多个通道的一个共同的接口元件。在这种情况下，每个入口通道具有连接区域，所述连接区域构成用于连接容器。为了简化所述连接，至少第一和第二入口通道，也优选第三入口通道，能够在接口元件的区域中彼此平行地延伸。在此，第一、第二和第三入口通道能够在接口元件的区域中基本上设置在一个共同的平面中，但是也能够例如形成三角形。所述接口能够被编码，也就是说不同地构造，以至于匹配的容器的仅一个相应地互补的接口能够与每个接口连接，或者构成和设置为，使得所述混合装置仅在完全确定的位置上与匹配的容器结构连接。
在混合通道中的混合元件能够是任意的固定或动态的混合元件，如它们本身已知的。在一个优选的实施形式中，第一和/或第二混合元件是固定的混合元件。这种类型的混合元件长期以来是已知的。所述混合元件例如能够包括螺旋件，所述螺旋件具有多个设置在其上的螺旋叶片或翼片。
在一个特殊的实施形式中，混合装置此外包括第三混合通道以及第四入口通道，所述第三混合通道具有至少一个设置在其中的混合元件。那么，第三入口通道和第四入口通道通入第三混合通道中，并且第三混合通道直接或间接通入第二混合通道中。
此外，本发明涉及一种排料装置，所述排料装置包括前面说明的类型的混合装置。此外，所述排料装置包括至少一个第一和一个第二容器，其中，每个容器具有容器出口，并且其中，所述第一容器的容器出口能够与第一入口通道连接，并且所述第二容器的容器出口能够与第二入口通道连接。此外，优选存在具有容器出口的第三容器，其中，所述容器出口能够与第三入口通道连接。在此，能够使用任意容器，例如注射器、安瓿(也就是说具有圆柱形壁区域的容器，所述容器在一端上通过隔膜封闭，并且在另一端上通过可移动的活塞封闭)、袋、软管等等。所述容器能够安置在一个共同的药筒中或者以其它方式相互连接，并且形成唯一的容器单元。那么，所述容器单元构造为能够与混合装置连接的整体。
为此，混合装置的入口通道和容器的容器出口优选具有彼此相符的接口元件或连接区域，所述接口元件构成和/或设置为，使得所述第一容器的容器出口仅能够与第一入口通道连接，并且所述第二容器的容器出口仅能够与第二入口通道连接。
此外，所述排料装置优选具有至少一个排料元件，以便将组分从容器中排出，并且通过容器出口排出。那么，所述排料元件通常情况下可手动地操作。如果所述容器例如构成为注射器状或安瓿状，那么在这种情况下分别涉及用于每个容器的活塞杆。相反，如果所述容器例如是袋状或软管状，那么所述排料元件也能够具有完全不同的形状。如果存在多个排料元件，那么所述排料元件优选与一个共同的操纵元件连接，以便通过手动操作操纵元件实现将组分从容器中同时排出。
在一个简单的实施形式中，容器的每一个构成注射器状，其具有注射器体，所述注射器体具有圆柱形的壁区域和能够在注射器体中移动的活塞。那么，所述注射器体能够刚性地相互连接，以便形成多筒注射器，并且所述活塞能够刚性地相互连接，以便确保从注射器中共同排出。
借助这样的混合和排料装置处理的量在通常情况下较小，并且在约一毫米到几百毫米的范围中移动。换句话说，所述容器在通常情况下具有总是小于约300ml的容积。混合装置的尺寸在任意维空间中通常最高为30cm，典型地甚至小于15cm。混合通道的横截面典型地例如小于5cm2。
根据另一方面，本发明涉及一种用于产生可流动的组分的混合物的方法，其具有：
-将第一和第二组分引导通过第一混合通道，所述第一混合通道具有第一混合元件，以便将第一和第二组分相互混合成第一中间产物；
-将第三和第四组分引导通过第二混合通道，所述第二混合通道具有第二混合元件，以便将所述第三和所述第四组分相互混合成第二中间产物；
-将第一中间产物与所述第二中间产物共同引导通过第三混合通道，所述第三混合通道具有第三混合元件，以便将第一中间产物与第二中间产物混合。
所述方法能够设计为用于前面说明的类型的装置的操作方法，但是也能够设置有其它类型的装置。
附图说明
下面借助于附图说明本发明的优选的实施形式，所述附图仅用于阐述，并且不视为限制。在附图中示出：
-图1a示出根据第一实施形式的具有混合装置的排料装置的极其示意的纵剖视图；
-图1b示出图1a的混合装置的放大视图；以及
-图2示出根据第二实施形式的混合装置的极其示意的视图。
具体实施方式
在图1a和1b中极其示意地示出排料装置的纵剖视图。所述排料装置包括为多筒注射器200(在这里是三筒注射器)的形式的容器单元，所述多筒注射器具有三个相互刚性地连接的为注射器体的形式的容器210、220和230，所述容器通过活塞214、224、234封闭。在本示例中，所述容器并排地设置在一个共同的平面中，但是也可以具有另一结构。所述容器能够具有相同的横截面，或者如在本示例中，所述容器也能够具有不同的横截面，并且因此也具有不同的容积。每个注射器体具有圆柱形的壳壁211、221、231和在远端的方向上限定注射器体的顶壁212、222、232，在所述顶壁中分别构成容器出口213、223、233。在每个注射器体中，从近端侧插入活塞214、224、234，所述活塞相对于壳壁密封地构成。活塞杆215、225、235与每个活塞连接。所述活塞杆在它的近端上通过在这里具有操纵法兰的形式的一个共同的操纵元件240刚性地相互连接。
在容器出口213、223、233上安装有混合装置100。所述混合装置具有三个入口通道110、120、130，所述入口通道的近端的端部区域彼此平行地延伸，并且在本示例中构成为用于插在多筒注射器200上的接口111、121、131(图1b)。在此，仅非常示意地示出接口。在这里可设想不同类型的接口，例如具有通常为截锥形的接触面且具有或不具有锁紧螺母(鲁尔锁)的标准化的鲁尔接口。在此，优选的是，所述接口是编码的，也就是说构成为，使得例如通过选择接口的不同的直径或阳接口和阴接口的确定的组合，混合装置仅能够在完全确定的位置上安置在多筒注射器上。当然，完全不同类型的接口和编码是可能的，所述接口和编码可实现每个容器的出口和相关联的入口通道之间的限定的连接。
第一入口通道110和第二入口通道120通入第一混合通道141中。在所述混合通道141的入口区域143前，两个入口通道110、120以锐角彼此相向延伸；但是也可能的是，两个入口通道以例如彼此平行地或环形地围绕等的其它方式聚集到一起；入口通道如何聚集到一起的确切的类型和方式对于混合装置的基本工作原理是不重要的。
在混合通道141中存在固定的混合元件142，所述混合元件与混合通道141共同形成第一连续式混合器140。所述混合元件在通常情况下构成为混合螺旋件，其中，所述螺旋件具有一个接一个地设置的多个螺旋状混合叶片，所述混合叶片将穿过混合通道的体积流分为多份、使其转向并且再次合并，以便实现混合物的良好和尽可能均匀的混合。这种类型的混合螺旋件长期以来本身是已知的，并且混合元件的确切的类型对于混合装置的基本工作原理是不重要的。代替固定的混合器，原则上也能够考虑一种可移动的、外部驱动的混合元件，例如可转动的混合元件。
第一混合通道141在它的出口区域144处通入具有固定的混合元件152的第二混合通道151中。第二混合通道151和第二混合元件152共同形成第二连续式混合器150。所述第二连续式混合器能够与第一混合器140相同地或不同地构成，并且具有相同的或不同的尺寸，特别是长度；确切的结构对于混合装置的基本工作原理也是不重要的。
第三入口通道130在输入部段132中与第一混合通道141平行地延伸，并且借助远端的通道口区域133同样通入第二混合通道151的入口区域153中。同样能够以任意的本身已知的方式实现将第一混合通道140的出口区域144和第三入口通道130的通道口区域133聚集到一起。
在本示例中，混合装置100的出口通道101直接连接在第二混合通道151的出口区域154处，或者通过所述出口区域154形成。所述出口通道101能够设有用于安装配件的固定机构，例如设有用于安装喷射装置或另一配件的鲁尔锥，或者本身能够构成例如扇形的任意的形状，例如用于扁平地排出混合产品。出口区域的确切的构造对于混合装置的基本工作原理也是不重要的。
在操作时，首先用待混合的组分填充容器210、220、230，并且排出空气，如果这还没进行的话。随后，将所述混合装置100安装在多筒注射器上。通过手动地压在所述操纵元件上，三个活塞214、224和234以相同的程度推进，以至于位于容器中的组分通过容器的出口213、223、233到达混合装置的入口通道110、120、130中。在这里，首先将来自前两个容器210、220的组分聚集到一起，并且在第一混合器140中混合。所产生的中间产物从第一混合器140中流出，并且与来自容器230的第三组分聚集到一起，并且在第二混合器150中混合。然后，将所产生的产品通过出口通道101排出。因此实现了组分的顺序的或连续的混合。
这种类型的混合装置能够有利地应用于多种组分目标明确地一个接一个地相互混合。一个示例是，产生由两种本身已知的组分组成的骨粘合剂，在所述骨粘合剂中将掺和例如生长因子或抗生素的活性物质。在这种情况下，两种粘合剂组分通过第一和第二入口通道供给，并且在第一混合器中混合，而所述活性物质通过第二入口通道供给，并且在第二混合器中混合。另一示例是例如黏合剂系统的两种组分(例如两种单体)，所述两种组分首先在第一混合器中混合，并且然后，在第二混合器中与催化剂和/或促进剂混合。另一应用能够在于，通过混入一种穿过第三入口通道的组分目标明确地影响混合物的粘度。可设想其它许多应用，其中，由于化学或物理原因，在混合时确定的顺序是必需的或希望的。
虽然，三种待混合的组分在不同应用中是不同的，但是同样可设想的是，所述组分在第二和第三容器中是相同的，以至于在第二混合器中确定最终的混合物比例前，首先将来自第一容器的组分在第一混合器中与另一组分的更小的量混合。在所述情况下，也可设想的实施形式是，在所述实施形式中，第三入口通道不与单独的容器连接，而是在所述实施形式中，第二容器借助它的出口通入第二入口通道和第三入口通道中，所述入口通道在它们的近端的区域中也是连接的，或者从一个共同的入口分岔。因此，来自第二容器的组分的一部分的“旁路”经过第一混合器。
同样不必的是，来自三个容器的组分以固定的预定的比例供给，而三个活塞也可以彼此无关地或以可调节的进给比例推进。
当然，所述混合装置也能够使用以别的方式构成的容器。这样的容器例如可以是：药筒，所述药筒包含多个容器并且从所述药筒中通过集成的或独立的操纵元件实现排料；软管结构；具有作为容器的柔性的袋的袋系统等等。重要的只是每个容器具有出口，并且存在至少一个排料元件，所述排料元件能够被操纵，使得在操纵时实现将内容物从容器中穿过出口排出。在此，所有容器有利地形成一个共同的单元。
在图2中示出混合装置的另一实施形式。相同的或相应的部件借助与在图1a和1b中相同的附图标记示出。所述混合装置100’具有四个入口通道110、120、130和170。前两个通道110、120通入第一混合器140中。如在前面的实施例中一样，在所述混合器的上游连接有第二混合器。另两个通道130、170通入具有混合通道161和混合元件162的第三混合器160中。第一和第三混合器的出口区域一起通入第二混合器中。
在操作时，来自前两个入口通道的组分被引导通过第一混合器140，以便将所述组分混合成第一中间产物，而来自另两个入口通道的组分被引导通过第三混合器，以便将所述组分混合成第二中间产物。然后，第一和第二中间产物被引导通过第二混合器150，并且相互混合。在此，如已经在第一实施例中一样，每个混合器包括混合通道和设置在所述混合通道中的混合元件。
在第二实施例中，大量变形形式和改型形式也是可能的。因此，也在这里，例如穿过入口通道121和131进入的两种组分又是相同的。所述通道也能够相应地从一个共同的入口分岔。当在这里示出混合装置的接口的线性结构时，任意另一结构也是可能的。在这里，所述接口也能够构成为，使得所述接口仅能够以完全确定的方式与相应的多容器连接。
从上述示例中清楚的是，在各个混合器的在混合装置中的结构方面也存在多种变形形式可能性。因此，代替两阶段的顺序的混合过程也设有三阶段的顺序的混合过程，其中，存在沿通流方向一个接一个连接的至少三个混合器，并且在每个混合器后混入另一组分(所述组分本身又能够是来自前面的混合过程的中间产物)。因此，各个混合器同样能够以尽可能任意的拓扑结构相互组合。为此，每个单独的混合器也能够构成为，两种组分、三种或多种组分在唯一的步骤中相互混合。
附图标记列表
100、100’ 混合装置
101 出口通道
110 第一入口通道
111 第一接口
120 第二入口通道
121 第二接口
130 第三入口通道
131 第三接口
132 供给部段
133 通道口区域
140 第一混合器
141 第一混合通道
142 第一混合元件
143 入口区域
144 出口区域
150 第二混合器
151 第二混合通道
152 第二混合元件
153 入口区域
154 出口区域
160 第三混合器
161 第三混合通道
162 第三混合元件
170 第四入口通道
171 第四接口
200 多筒注射器
210 第一容器
211 壳壁
212 顶壁
213 出口
214 活塞
215 活塞杆
220 第二容器
221 壳壁
222 顶壁
223 出口
224 活塞
225 活塞杆
230 第三容器
231 壳壁
232 顶壁
233 出口
234 活塞
235 活塞杆
240 操纵元件
Claims (9)
1.一种用于产生能够流动的组分的混合物的混合装置(100；100’)，具有：
用于待混合的所述组分的第一、第二、第三和和第四入口通道(110、120，130，170)；
具有第一混合元件(142)的第一混合通道(141)；
具有第二混合元件(152)的第二混合通道(151)；
具有第三混合元件(162)的第三混合通道(161)；
用于由此产生的所述混合物的出口通道(101)；
其中所述第一和第二入口通道(110，120)通入所述第一混合通道(141)中，其中所述第三和第四入口通道(130，170)通入所述第三混合通道(161)中，其中所述第一和第三混合通道(141，161)通入所述第二混合通道(151)中，并且其中所述第二混合通道(151)通入所述出口通道(101)中，
并且其中，所述第一、第二和第三入口通道(110、120，130)分别具有用于容器的连接区域，在所述连接区域的范围中彼此平行地延伸并且在所述连接区域的范围中基本上设置在一个共同的平面中。
2.如权利要求1所述的混合装置，其中，所述第三入口通道与第一或第二入口通道分岔。
3.如上述权利要求之一所述的混合装置，其中，所述第一和/或所述第二混合元件(142；152)是固定的混合元件。
4.一种排料装置，具有：
如上述权利要求之一所述的混合装置(100；100’)；以及
至少一个第一和一个第二容器(210、220)，其中，每个容器具有容器出口(214、224)，其中，所述第一容器(210)的所述容器出口(214)能够与所述第一入口通道(110)连接，并且所述第二容器(220)的所述容器出口(224)能够与所述第二入口通道(120)连接。
5.如权利要求4所述的排料装置，所述排料装置此外具有带有容器出口(234)的第三容器(230)，以便将组分通过所述容器出口(234)排出，其中，所述第三容器的所述容器出口(234)能够与所述第三入口通道(130)连接。
6.如权利要求4或5所述的排料装置，其中，所述容器(210、220、230)形成唯一的容器单元，所述容器单元能够作为整体与所述混合装置(100；100’)连接。
7.如权利要求4所述的排料装置，其中，所述混合装置的所述入口通道(110、120、130)和所述容器(210、220、230)的所述容器出口(114、124、134)具有彼此相符的接口元件，所述接口元件构成和/或设置为，使得所述第一容器(210)的所述容器出口(214)仅能够与所述第一入口通道(110)连接，并且所述第二容器(220)的所述容器出口(224)仅能够与所述第二入口通道(120)连接。
8.如权利要求4所述的排料装置，其中，每个容器与排料元件(215、225、235)配合，以便将容器内容物从所述容器中排出，并且其中，所述容器的所述排料元件(215、225、235)与一个共同的操纵元件连接，以便通过操纵所述操纵元件实现将所述组分从所述容器中同时排出。
9.如权利要求4所述的排料装置，其中，所述容器的每一个构成注射器状，其具有注射器体，所述注射器体具有圆柱形的壁区域和能够在所述注射器体中移动的活塞。
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