CN1269559C - 动态混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一用来混合至少两种不同体积比例的糊剂成分的动态混合器。所述混合器包括一外壳，其具有至少两个入口和至少一个出口，一混合元件可转动地安装在所述外壳的一混合腔室内，外壳具有至少一个延迟腔室，其包括阻挡沿流动方向的糊剂流的边界壁，以及至少一个通向混合腔室的开口，所述开口相对于边界壁缩进。混合器特别适于混合具有相当高粘度的糊剂成分，例如，大于800Pa·s的糊剂。

Description

动态混合器
技术领域
本发明涉及用于混合至少两种体积比例不同的糊剂成分的一动态混合器，其包括具有一用于较高体积比例的糊剂成分的延迟腔室的一外壳。混合器特别适合用于混合相当高粘度(例如，大于800Pa·s)的糊剂成分。
背景技术
DE29818499U公开了用于从不同体积比例的成分生产糊剂、并具有一延迟腔室的一混合器。延迟腔室形成延长从入口至混合器元件路径的一旁路，并绕纵向轴线沿曲线走向。该混合器构成对EP0492412A1公开的动态混合器的进一步发展。
还已知有静态混合器，正如它们的命名，相对于动态混合器，它们没有运动部件。此种类型的混合器仅适用于混合和排出相对较稀的物质，可比较EP0885651A1、EP0664153A1或EP0584428A1。
与使被混合的成分打漩的动态混合器截然不同的是，在静态或流动混合器中，混合是通过物质流的反复分离而完成的。
在带有一延迟腔室的混合的情形中，由于减少全长的原因，其较佳地如此构造：纵向地进入混合器的糊剂成分的流入，经由约90°有规则的转向。因此，实际的延迟部分相对于可转动地安装的混合元件横向地定位，比较EP1099470A1。
在延迟部分的端部，糊剂成分直接地流入混合腔室，或者糊剂成分经由约90°转向进入混合腔室，这样，糊剂成分的流动方向再一次改变。
在这种情形中，延迟腔室既可仅沿一个方向一个出口延伸，也可沿两个方向相应地两个出口延伸。
一成分的整个糊剂流的转向引起糊剂内非常高的摩擦损失，其显著地增加流动阻力。因此，经递送活塞传输至糊剂的必要输送糊剂的力急剧地增加。
因此，对于至今已知的动态混合器，仅可能用来混合具有一般浓度不能承受沉淀的糊剂。这种糊剂一般具有一在200至800Pa·s范围内的粘性。
然而，省略延迟腔室是不可能的，因为正是糊剂特别不能承受沉淀和一成分趋于具有的高的粘度，超过一特别大的范围。
发明内容
因此，本发明的主要的目的是提供一改进的混合器，特别是用于混合高粘度的糊剂。
该目的通过提供一动态混合器和一混合方法得以实现。
本发明提供一种用来混合至少两种糊剂成分A和B的动态混合器，A的体积比例高于B，动态混合器包括一外壳，其具有至少两个入口，一个用于A的入口，另一个用于B的入口，以及至少一个出口，其中，一混合元件可转动地安装在一混合腔室内，外壳具有至少一个延迟腔室，其具有阻挡沿流动方向的糊剂流的边界壁，以及通向混合腔室的至少一个开口，该至少一个开口相对于边界壁缩进。
术语“包括”或“包含”不意味着特征的完全的列举。在本申请中，在引证一特征前使用单词“一”的情形不排除前述的特征可以多数形式呈现的情形，即，“至少一个”的含义。
出乎意料是，业已表明，如果一开口制在相对于边界壁缩进的延迟腔室内，而边界壁阻止或终止沿流动方向的糊剂流，则该腔室的功能是，确保没有糊剂成分从未混合的混合器中显露，或确保延迟进入混合腔室，即，仍然大量地保持着。
边界壁是延迟腔室的一个组成部分，且一般位于最远离通向延迟腔室的入口的位置点上。由于延迟腔室通常以环形扇形体的形式构成，并围绕混合器的纵向轴线沿一曲线走向，边界壁代表该环形扇形体的一端面，根据实施例，其可以是平面的或弧形的。
从本发明的含义上看，延迟腔室的无边界壁在于，与入口相对地布置一挡板表面，在糊剂成分进入混合器之后，进入的糊剂成分基本上直接地撞在挡板上，没有显著的转向。
出乎意料的是，业已表明，在糊剂成分进入到实际的混合腔室之前，延迟腔室最初大量地完全地填充。这可由转动的混合刀片产生的流动阻力来予以解释，其阻止糊剂进入混合腔室，直到延迟腔室已经填满。
从延迟腔室引向混合腔室的开口，相对于边界壁缩进，这个事实意味着由混合装置施加的传递力有一衰减，这是因为根据开口的布置，在延迟腔室已被填满之后，糊剂成分仅略微地被转向。
当糊剂成分流入并填充延迟腔室，基本上尚未进入到混合腔室时，流入延迟腔室的糊剂成分最初被转向约90°。在这种状态下，由于混合腔室还未被填满，所以，施加力的传递在此情形中相对还不是关键的。
然而，一旦糊剂流到达边界壁，积累起来的静压发挥作用，使糊剂成分通过后缩的开口进入到混合腔室。
由混合装置传递的施加力随着开口离边界壁距离的增加而减小，这样，即使高粘度的材料也能在根据本发明的混合器中动态地进行混合。
因此，根据本发明的混合器允许对具有较高体积比例、具有粘度大于800Pa·s的相当高粘度的糊剂进行制备，而对包括混合装置，插入盒和混合器的系统不会发生机械的过载。
例如，可采用Brookfield DV III流变仪确定粘度(心轴HB 5，杆宽度15.5mm，速度5rpm，起动后20秒读数)。
实际上，粘度可以下列方式确定：
开关合上和仪器调整后，流变仪设置有测量心轴HB5(杆宽度＝15.5mm)。具有较高体积比例的被测糊剂首先用手工进行约40秒的揉捏，然后，放入到测量杯中，尽可能地做到没有气泡。包装在管形塑料带内的材料，放入到直接从市场上购得的混合装置(例如，从3M ESPE AG出品的Pentamix)的测量杯中。填充的高度应至少30mm。
不耽误任何时间，填装好的测量杯然后被放置在杯保持架上，并且测量心轴中心地下降到糊剂中。然后，开始试验。在显示器中显示为mPa·s的测量值，在测量开始后20秒读数。
在测量的过程中，必须小心，测量杯决不能被心轴的转动带动。
在本发明的含义上，术语“开口”应被理解为意指入口和出口。这取决于被混合物质的流动和压缩的方向。
一混合器通常具有两个入口和只有一个出口。
圆形、椭圆形开口和/或腰子形或镰刀形的开口，特别是带有倒圆边缘和角部的开口是较佳的选择。这种类型的形状允许围绕用于驱动轴的容纳开口的周围进行入口的优化布置，而驱动轴通常位于动态混合器的中心。此外，这种形状允许利用实际可供入口使用的全部的表面。
根据本发明的装置较佳地具有至少两个开口，但也可三个或四个开口。
这些开口通常围绕用于驱动轴的开口对称地布置。
根据本发明的、呈动态混合器形式的装置，通常包括至少三个部件，具体来说，一底板，入口和用于驱动轴的固定开口被引入到该底板，一可转动地安装在底板上的转子，其中混合刀片配装在转子上，及一容纳驱动轴的成形的槽，以及转子在其中转动的外壳。
用于驱动轴的槽的形状可以是任何要求的形状，其前提假设是，足以起动混合的力可从驱动轴传送到混合刀片上。
带有诸棱边的开口被证明，对于传输从驱动轴到转子的转矩是有利的。用于驱动轴的成形的槽最好是三角形、矩形、正方形、五角形、六角形、七角形、八角形，或带有棱边的其它几何形。
混合元件应理解为意指，可转动地安装、具有混合刀片并可由混合器轴驱动的混合器的零件。
本发明意义上的延迟腔室应理解为意指一糊剂成分在进入混合腔室之前，必须通过的一腔室或旁路通道。延迟腔室具有一通常与混合器的入口相一致的入口，以及一通向混合腔室的至少一个出口。
延迟腔室的形状原则上可以是任何的形状。为了使混合器的总长保持较短，一种围绕混合器的纵向轴线沿一曲线延伸的形状被证实是有利的。延迟腔室较佳地具有一环形的扇形体的形式，其在大于0小于180°的角度范围内延伸，较佳地在大于90小于180°的角度范围内。
特别是，延迟腔室具有一位于糊剂成分流动方向上的边界壁，糊剂成分支持在该边界壁上。根据本发明，该腔室还具有至少一个开口，其通向混合腔室并相对于边界壁布置成向后缩进。
本发明意义上的术语“后缩”应理解为意指一种结构，其中，开口不直接邻接边界壁，但偏离边界壁布置。如果延迟腔室只具有该一个开口通向混合腔室，则其具有这样的效果：被支持的糊剂成分不在边界壁的位置点处进入到混合腔室，但只在相对于边界壁沿流动方向缩进的位置点上进入。该开口较佳地相对于边界壁沿周缘方向缩进，具体来说，缩进大于90小于180°的角度范围内的一角，且使其中心位于混合器轴线上。
带有较高体积比例的糊剂成分通常最初绕纵向轴线沿一弧形引入，被支持在边界壁上，且在混合元件的区域内，仅与带有低体积比例的糊剂成分接触。
当延迟腔室一被填充满，带有较高体积比例的糊剂成分，随后流入并进入到混合器，在进入到混合腔室之前，较佳地只经历其方向上的一个转向，转向小于90°，较佳地，小于45°。
这样，排放高粘度的糊剂所要求的力可实现衰减。具体来说，例如，粘度大于800Pa·s。
延迟腔室的体积对混合腔室的体积之比，通常在1∶1至1∶20的范围内，较佳地在1∶3至1∶5的范围内。延迟腔室通常具有的绝对体积在0.1至10ml范围内，较佳地在0.3至2ml范围内。延迟腔室的体积还包括通向延迟腔室的入口区域。混合腔室的体积由混合器外壳提供的总体积减去延迟腔室的体积和混合螺杆占据的体积的差求得。
如果该比例位于范围之外，则一般来说，一种糊剂成分存在不充分的延迟，或者，混合器具有与不要求的大量被排出的糊剂相关的太大的死空间。
通向混合腔室的开口的形状原则上可以是任何的形状。基本上，圆形的、矩形的和三角形的开口较为合适。开口的面积通常仅为几个平方毫米，较佳地为1至100平方毫米。
在一优选的实施例中，延迟腔室具有多个开口，特别是通向混合腔室的两个或三个开口。在这种情形下，其它的开口也可直接位于边界壁的区域内，或邻接边界壁。
一直接布置在边界壁区域内的通向混合腔室的开口，如果它能保证在延迟腔室内被流入的延迟的糊剂成分流压缩的空气，能逸出到混合腔室内，则该开口是有利的。特别是，如果它能保证没有空气包括在待被混合的糊剂内，则这是有好处的。如果糊剂是牙科模制化合物，则包括在混合糊剂内的空气，通常导致用这种混合糊剂制的咬合印模质量的降低
延迟腔室在混合器内可以对称地布置，或非对称地布置。这也可仅沿一个圆周方向，但也可沿两个圆周方向。
在另一优选实施例中，在延迟腔室内的缩进的开口以这样的方式布置：至少在一点上，它与通向延迟腔室的入口相对。通向混合腔室的延迟腔室内的开口，最好半偏离入口。在该实施例中，对于某些糊剂成分，因此理论上有可能直接进入到混合腔室内，而无需如先前那样支持在延迟腔室内。特别是在高粘度的糊剂的情形中，然而，出乎意料地表明，这通常并不发生，但延迟腔室首先填充。
为了实现进入延迟腔室的糊剂成分中的一个成分的流动方向发生转向，较佳地将挡板的表面布置成与通向延迟腔室的入口相对，这可防止进入混合腔室的糊剂成分不经转向而流入延迟腔室内。如果通向混合腔室的延迟腔室的开口布置成：相对于入口略微侧向偏移(沿流动方向观看)，则该挡板表面通常自动地形成。
在一特别优选的实施例中，通向混合腔室的开口的面积的约50％是与入口相对。在这样的结构中，由糊剂流的转向引起的摩擦力大大地减小，而不削弱前室的功能。
根据混合刀片的转速和/或被混合的成分的粘度，挡板表面的存在有可能不绝对必要。由转动的混合刀片产生的流动阻力可以是足够的，以使糊剂成分进入延迟腔室，然后，在混合腔室内与其它的糊剂成分混合和排出。
用于较高体积比例的糊剂成分的入口的面积对用于混合糊剂的混合器的出口的面积之比，通常在1∶1至1∶5的范围内。不同于此的比例已证明是不利的，特别当混合高粘度的糊剂时，其结果发生摩擦的损失。
制造混合器的合适的材料包括金属，玻璃和/或塑料，后者是优选的材料。
例如，合适的塑料，其弹性模量在200至3000N/mm2的范围内，断裂伸长在15至200％的范围内。
用于混合器的合适的材料包括PA、PE、OPP、PP、PTFE、PC、PS和/或POM。这些材料也可用于纤维加强和/或填充的形式。
合适的纤维和填料包括玻璃纤维/颗粒，以及碳纤维/颗粒。
例如，合适的混合器和/或盒前部可用注塑模制工艺进行生产，必要的话，采用2部件的注塑模制工艺。然而，也可想像借助于材料加工的工艺进行生产。
根据本发明的混合器可用于各种技术领域，特别是用于混合高粘度糊剂和/或半流体的化合物。
这通常可以理解包括处于储存状态的各种材料，至少两种成分各自分开地保存，在使用前必须进行混合。
可引证以下情况作为举例：粘合剂，接合的密封化合物，涂料。
本发明的目的还在于，提供上述混合器的用法，用于混合至少两种糊剂成分A和B，B与A的体积之比，在1∶2至1∶10的范围内。其中，具有较高体积比例的糊剂的粘度至少为800Pa·s。
根据本发明的混合器可较佳地用于牙科部门。根据本发明的装置特别适于混合高粘度的模制材料，例如，它们从管形的塑料袋中压出，通过电动的活塞，插入到合适的盒内。也可想像从合适的盒中排出材料，它们直接用材料填装，而不使用管形的塑料袋。
可举例的材料有硅橡胶、聚醚、聚醚硅树脂、环氧树脂和聚亚安酯。
本发明的目的还在于，提供上述混合器和混合器可放置在其上的一混合装置的组合，混合器和具有传送糊剂的传送装置的混合装置以这样的方式互相合作：混合装置施加的传送力不超过4000N。
合适的混合装置可具有一混合器轴和一个或多个传送活塞。
业已表明，为了达到有用的混合结果，而对混合装置、盒、管形塑料袋或混合器不造成机械损害，通过活塞传递到被混合的糊剂的传送力，不应明显地超过约4000N的量级。
例如，所述合适的混合装置是EP 0 541 972 A。
本发明的目的还在于，提供用来混合至少两种具有不同体积比例的糊剂成分的方法。
这里，该方法包括如下的诸步骤：
a)通过使用输送活塞从一容器中排出糊剂成分A和B，
b)将成分A和B引入到可与一容器连接的动态混合器中，该混合
器具有一混合腔室和一延迟腔室，延迟腔室包括一阻挡沿流动方向的糊剂流的边界壁，
c)使用动态混合器混合A和B，
d)从混合器中排出A和B的混合物，在与B混合和排出之前，A被引导进入延迟腔室，在那里被支持，并通过一相对于边界壁缩进的开口从延迟腔室进入混合腔室。
在上述方法中，糊剂A在进入到混合腔室之前，在混合器内不需转向90°。
在上述方法中，糊剂成分A在充满延迟腔室之后，不再被转向。
附图说明
下面将利用附图来说明优选的示范的实施例，其中：
图1示出根据DE 298 18 499 U的一混合器的分解的视图。
图2示出根据本发明的混合器的分解的视图。
图3示出图2所示的根据本发明的混合器的分解的后视图。
图4示出通过混合器的入口区域的截面图。
具体实施方式
根据图1的混合器为现有技术所已知。它具有一带有两个入口2和3的底板1，一带有一出口4的外壳9，以及一混合元件6。该混合元件6设置有诸混合刀片7。延迟腔室10围绕混合器的纵向轴线沿一曲线延伸，并由边界壁14封闭。就在边界壁14上有一用于糊剂成分A的开口12，其通向混合腔室。具有低体积比例的糊剂成分B通过开口11通入到混合腔室。
糊剂A最初沿面1和15导入，并被垂直于它们布置的边界壁14阻挡。从延迟腔室到混合腔室的用于成分A的出口的开口13，布置在离边界壁14一距离处的挡板15上，逆向于成分A的初始糊剂流动的方向进行阻碍。
图2示出根据本发明一混合器的实施例的分解的视图。该混合器基本上具有图1所示的混合器的相同的元件。然而，此外，根据本发明的混合器具有一开口13，其相对于边界壁14缩进。直接邻接边界壁14的开口12是供选择的。延迟腔室10较佳地围绕混合器的纵向轴线沿一曲线延伸，此外，还由边界壁14，底板1的底侧，位于入口2对侧的挡板15，以及圆-扇形元件16形成。
在图3中，从不同的透视角度示出根据图2的混合器。特别可以看到用于两个糊剂成分A和B的两个入口2和3，它们一体地模制在底板1上，用于混合螺杆6的容纳开口5，以及六角形的槽8，用于混合螺杆6的驱动轴可与槽啮合。
图4示出通过根据图2和3的混合器的入口区域的截面图。特别可以看到用于两个糊剂成分A和B的流动管道。糊剂B通过开口3进入混合器，并且基本上没有偏移地通过开口11进入到混合腔室，混合刀片7在该混合腔室内转动。糊剂成分A通过开口2进入混合器，碰到挡板15，在那里转向约90°，并沿圆-扇形的空隙引导入延迟腔室。糊剂流被边界壁14阻挡；回行的空气可通过开口12逸出。一旦延迟腔室被充满，糊剂成分A可通过开口12和相对于边界壁特别缩进的开口13进入到混合腔室。
标号说明
1.底板
2.入口A
3.入口B
4.出口
5.用于驱动轴的容纳开口
6.混合元件
7.混合刀片
8.成形槽
9.外壳
10.延迟腔室
11.用于糊剂B进入混合腔室的开口
12.用于糊剂A进入混合腔室的开口
13.用于糊剂A进入混合腔室的缩进的开口
14.边界壁
15.挡板
16.圆-扇形

Claims (17)

1.一种用来混合至少两种糊剂成分A和B的动态混合器，A的体积比例高于B，动态混合器包括一外壳(9)，其具有至少两个入口，一个用于A的入口(2)，另一个用于B的入口(3)，以及至少一个出口(4)，其中，一混合元件(6)可转动地安装在一混合腔室内，外壳(9)具有至少一个延迟腔室(10)，其具有阻挡沿流动方向的糊剂流的边界壁(14)，以及通向混合腔室的至少一个开口(13)，该至少一个开口相对于边界壁缩进。
2.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，该至少一个开口(13)的至少一部分与用于糊剂成分A的入口(2)相对。
3.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，至少一个延迟腔室(10)具有通向混合腔室的另一开口(12)。
4.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，延迟腔室的容积对混合腔室的容积之比，在1∶1至1∶20的范围内。
5.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，用于A的入口(2)的面积对出口(4)的面积之比，在1∶1至1∶5的范围内。
6.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，边界壁是延迟腔室的一组成部分，且位于最远离通向延迟腔室的入口的位置点上。
7.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，开口是圆形、椭圆形、腰子形或镰刀形的。
8.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，所述开口围绕用于驱动轴的开口对称地布置。
9.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，延迟腔室具有多个通向混合腔室的开口。
10.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，延迟腔室仅沿一个圆周方向或沿两个圆周方向延伸。
11.如权利要求1-10中任何一项所述的混合器的用法，用于混合至少两种糊剂成分A和B，B与A的体积之比，在1∶2至1∶10的范围内。
12.如权利要求11所述的用法，其特征在于，具有较高体积比例的糊剂的粘度至少为800Pa·s。
13.如权利要求1-10中任何一项所述的混合器的用法，用于牙科领域。
14.一种如权利要求1至10中任何一项所述的混合器和混合器可放置在其上的一混合装置的组合，混合器和具有传送糊剂的传送装置的混合装置以这样的方式互相合作：混合装置施加的传送力不超过4000N。
15.一种用来混合至少两种糊剂成分A和B的方法，A的体积比例高于B，该方法包括如下的诸步骤：a)通过使用输送活塞从一容器中排出糊剂成分A和B，b)将成分A和B引入到可与一容器连接的动态混合器中，该混合器具有一混合腔室和一延迟腔室，延迟腔室包括一阻挡沿流动方向的糊剂流的边界壁，c)使用动态混合器混合A和B，d)从混合器中排出A和B的混合物，在与B混合和排出之前，A被引导进入延迟腔室，在那里被支持，并通过一相对于边界壁缩进的开口从延迟腔室进入混合腔室。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，糊剂A在进入到混合腔室之前，在混合器内不需转向90°。
17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，糊剂成分A在充满延迟腔室之后，不再被转向。
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