DE102020108602A1 - Mischvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Mischung von Komponenten, umfassend einen Antriebsadapter zum Anschluss eines externen Antriebselements.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Vorrichtung zur Mischung von Komponenten zum Anschluss eines externen Antriebselements.
  • STAND DER TECHNIK
  • Es ist eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Mischung von verschiedenen Stoffkomponenten bekannt, bei denen einzelne Komponenten für ihre Verwendung in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten (z.B. in der Medizin, im Baubereich etc.) gemischt werden müssen. Hierbei ist problematisch, dass die verschiedenen Ausgangsstoffe unterschiedliche stoffliche Eigenschaften aufweisen und dadurch eine gleichmäßige Mischung erschwert ist oder eine Mischung nur mit erheblichem Kraftaufwand möglich ist.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist es von daher, eine Vorrichtung zur Mischung von einzelnen Komponenten mit unterschiedlichen Stoffeigenschaften bereitzustellen, die eine gleichmäßige Mischung der Komponenten bei einer einfachen und kraftsparenden Handhabung und Bedienung erzielt.
  • TECHNISCHE LÖSUNG
  • Die Aufgabe wird durch Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 und 4 gelöst.
  • Die Vorrichtung zur Mischung von Komponenten umfasst einen Antriebsadapter zum Anschluss eines externen, ein Drehmoment erzeugendes Antriebselements.
  • Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung dient in der Regel zur Herstellung einer Mischsubstanz aus zwei Ausgangskomponenten. Die Mischvorrichtung ist insbesondere für die Mischung von reaktiven 2K Produkten (Knochenzement, Kleber, Baumaterialien, etc.) im Medizinbereich (z.B. im OP-Bereich), Bauwesen, Flugzeugbau etc. flexibel einsetzbar.
  • Für den Mischvorgang wird aufgrund der Viskosität der Komponenten teils erhebliche Kraft benötigt, so dass die Unterstützung durch ein zusätzliches Antriebselement zur Erzeugung einer Antriebkraft durch Druck oder Bewegung erforderlich ist.
  • Die vorliegende Vorrichtung ist besonders zum Anschluss an ein externes Gerät geeignet, das elektrisch ein Drehmoment überträgt, z.B. einen Akkuschrauber.
  • Im Falle der Herstellung von Knochenzement, die in der Regel direkt im Operationssaal erfolgt, kann auf einen Akkuschrauber zurückgegriffen werden, welcher zur Standardausrüstung in jedem Operationssaal gehört.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst die Vorrichtung mindestens ein Kartuschenrohr und einen Mischaufsatz, wobei das Kartuschenrohr einem Innenraum aufweist, der zur Aufnahme wenigstens einer Ausgangskomponente geeignet ist, und einen Kolben aufweist, der in dem Innenraum angeordnet ist, um die Ausgangskomponente zum Mischaufsatz zu bewegen, wobei der Mischaufsatz einen dynamischen Mischer umfasst, und wobei der Antriebsadapter geeignet ist, das Drehmoment des externen Antriebselements in eine Bewegung des dynamischen Mischers umzusetzen, so dass der dynamische Mischer die Ausgangskomponenten mischt.
  • Die Ausgangskomponenten sind in der Regel in voneinander getrennten Kartuschen enthalten, die jeweils einen Kolben zum Ausbringen der Komponenten aufweisen.
  • Zum Teil wird für das Ausbringen bzw. der in den Kartuschen befindlichen Kolben und für den anschließenden Mischvorgang aufgrund der Viskosität der Ausgangskomponenten erhebliche Kraft benötigt, so dass die Unterstützung durch das Antriebselement zur Erzeugung einer Antriebkraft durch Druck oder Bewegung erforderlich ist.
  • Der Mischaufsatz weist einen Mischer auf, der die aus den Kolben ausgetriebenen Komponenten miteinander mischt. Der Mischer weist hierfür eine geeignete Mischstruktur mit z.B. Durchgängen und Zusammenführungen etc. auf (z.B. eine Helixstruktur). Die Mischung kann entweder aktiv (sog. dynamischer Mischer) oder passiv (sog. statischer Mischer) sein. Bei der aktiven Mischung wird die Mischstruktur zusätzlich über das Getriebe bewegt. Bei dem statischen Mischer werden die beiden Komponenten durch die Mischstruktur alleine durch das Austreiben aus den Kolben getrieben und vermischt. Von daher wird dient das von dem externen Gerät übertragene Drehmoment nur dem Ausbringen der Ausgangskomponenten.
  • In einer besonderen Ausführung umfasst die Vorrichtung ein Getriebe zum Antrieb des wenigstens einen Kolbens und/ oder des dynamischen Mischers durch das externe Antriebselement.
  • Über ein Übertragungsgetriebe wird die Kraft des Antriebselements übertragen und die Kolben in den Kartuschen bewegt. Bei dieser Anordnung wird das Drehmoment des externen Geräts über ein Übertragungsgetriebe zu den Kolben übertragen.
  • Über das Getriebe wird ggf. auch der dynamische Mischer angetrieben, um den Mischvorgang in der Mischstruktur zu unterstützen.
  • Die Erfindung hat außerdem eine Vorrichtung zur Mischung von Komponenten zum Gegenstand, die einen Antriebsadapter, mindestens ein Kartuschenrohr und einen Mischaufsatz umfasst, wobei das Kartuschenrohr einem vorzugsweise zylinderförmigen Innenraum aufweist, der zur Aufnahme einer Ausgangskomponente geeignet ist, und wenigstens einen Kolben aufweist, der in dem Innenraum des Kartuschenrohrs angeordnet ist, um die Ausgangskomponente zum Mischaufsatz zu bewegen, und wobei der Antriebsadapter geeignet ist, den Kolben in eine Bewegung zu versetzen.
  • In zweckmäßiger Weise umfasst der Antriebsadapter ein Getriebe zum Antrieb des Kolbens.
  • Dadurch wird die Kraft bzw. das Drehmoment des Antriebselements übertragen und die Kolben in den Kartuschen bewegt.
  • Ggf. wird über das Getriebe auch der dynamische Mischer angetrieben, um den Mischvorgang in der Mischstruktur zu unterstützen.
  • Besonders vorteilhaft umfasst die Vorrichtung mindestens einen Synchronisator, der geeignet ist, zwei Kolben gleichzeitig und/ oder gleichförmig zu bewegen.
  • Der Synchronisator bewirkt ein gleichmäßiges Ausbringen der in den Kolben enthaltenen Komponenten, wodurch eine gleichbleibende Mischung erzielt wird.
  • Dankbar ist auch, dass die beiden Kolben in jeweils unterschiedlichen Geschwindigkeiten synchron bewegt werden, wenn beispielsweise die Komponenten unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten (z.B. Komponente A mit höherer Fließgeschwindigkeit wird mit niedrigerer Geschwindigkeit der Kolben ausgetrieben als Komponente B mit niedriger Fließgeschwindigkeit, welche mit höherer Geschwindigkeit der Kolben ausgetrieben wird) aufweisen.
  • In vorteilhafter Weise weist der Antriebsadapter eine Motorwelle auf, die zum Anschluss an eine externe Antriebsvorrichtung geeignet ist.
  • Das externe Gerät wird an die Motorwelle angeschlossen und ggf. über das Übertragungsgetriebe werden die Kolben in den Kartuschen und ggf. über den Sychronisator bewegt. Die Motorwelle ist in der Regel hinter den Kartuschen angeordnet. Denkbar ist aber auch eine andere Anordnung des externen Geräts, wie z.B. neben, unterhalb oder parallel der Kartuschen. Dadurch wird eine erleichterte Handhabung erzielt, da die Anordnung der Vorrichtung kompakter gehalten ist. Bei dieser Anordnung wird das Drehmoment des externen Geräts über ein Übertragungsgetriebe zu den Kolben übertragen.
  • Zweckmäßig ist das Kartuschenrohr austauschbar an der Vorrichtung angeordnet.
  • Die Austauschbarkeit ist erforderlich, wenn eine oder beide Komponenten erst kurz vor dem Mischvorgang in die Mischvorrichtung gegeben werden. Bestimmte Komponenten können aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften erst kurz vor der Vermischen mit der anderen Komponente in die Mischvorrichtung gegeben werden, z.B. da diese hochreaktiv sind und grundsätzlich separat gelagert werden sollten.
  • In einer vorteilhaften Ausführung ist die Vorrichtung tragbar ausgestaltet.
  • In vorteilhafter Weise ist die Mischvorrichtung tragbar bzw. ortsunabhängig ausgeführt, so dass eine erleichterte Handhabung ermöglicht ist. Dies ist z.B. im Baubereich oder im medizinischen Bereich erforderlich, wenn die gemischte Substanz am stationären Bauobjekt oder Patienten verwendet werden muss.
  • Figurenliste
    • 1A Perspektivische Darstellung einer Mischvorrichtung von vorne im zusammengebauten Zustand;
    • 1B Perspektivische Darstellung einer Mischvorrichtung von hinten im zusammengebauten Zustand;
    • 2 Perspektivische Darstellung der Mischvorrichtung gemäß 1B in teilweise demontiertem Zustand;
    • 3 Perspektivische Detaildarstellung des Antriebs der Mischvorrichtung gemäß 1B;
    • 4 Perspektivische Detaildarstellung der beiden Kartuschenrohre mit Kolben der Mischvorrichtung gemäß 1B;
    • 5 Perspektivische Darstellung von vorne einer zweiten Ausführungsform einer Mischvorrichtung mit statischen Mischer im zusammengebauten Zustand;
    • 6A Perspektivische Darstellung von hinten einer Mischvorrichtung mit statischem Mischer gemäß 5 in teilweise demontiertem Zustand;
    • 6B Perspektivische Darstellung von hinten einer Mischvorrichtung mit statischem Mischer gemäß 5 in teilweise demontiertem Zustand und entfernter Mischerdüse;
    • 7 Perspektivische Darstellung von unten einer Mischvorrichtung mit statischem Mischer gemäß 5 in teilweise demontiertem Zustand.
  • BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS (EMBODIMENTS)
  • Die 1A und 1B zeigen jeweils eine Ansicht von vorne (1A) und hinten (1B) eine Mischvorrichtung 1 in der speziellen Form zur Herstellung von Knochenzement aus zwei Ausgangskomponenten. Die Vorrichtung 1 hat ein Kartuschengehäuse 2, einen Antriebsadapter 4 und einen Mischaufsatz 8.
  • Der Mischaufsatz 8 weist ein Unterteil 81, ein Oberteil 82 sowie eine Mischdüse 85 zum Ausbringen der Mischsubstanz auf. Die Mischdüse 85 ist über ein Gewinde (vgl. 3) mit dem Mischaufsatz 8 verbunden. Nach Ausbringen der gemischten Substanz ist es zweckmäßig den Mischaufsatz 85 zur Reinigung oder zum Austausch vom Rest der Mischvorrichtung entfernen zu können.
  • Der Adapter 4 weist ein Adaptergehäuse 41 auf, an dem ein Aufnahmeelement 43 angeordnet ist. Innerhalb des Aufnahmeelements 43 befindet sich eine Motorwelle 46, an die ein externes Antriebselement, z.B. ein Akkuschrauber, zur Übertragung eines Drehmoments angeschlossen wird.
  • Aus 2 geht die Mischvorrichtung 1 in einem teilweise demontierten Zustand hervor. Im Gegensatz zu den 1A und 1B sind das Kartuschengehäuse 2 und Teile des Mischaufsatzes 8 und des Adapters 4 entfernt. Deutlich erkennbar sind die beiden Kartuschen 6, 7 für die Aufnahme zweier Komponenten A und B für die Herstellung von Knochenzement (z.B. Pulver und Flüssigkeit) mit darin angeordneten Kolben 61, 71 (nicht dargestellt). Die Kartuschen 6, 7 sind austauschbar gestaltet, so dass die Kartuschen 6, 7 je nach Verwendung in die Vorrichtung eingefügt werden kann. Außerdem können die Kartuschen, bevor sie in die Vorrichtung eingesetzt werden, separat an unterschiedlichen Orten befüllt werden, was aus Gründen der Sicherheit erforderlich sein kann.
  • Daneben ist der Synchronisator 5 mit einem Synchronisatorelement 51 gezeigt, der der gleichzeitigen Bewegung der in den Kartuschenrohren 61, 71 angeordneten Kolben 61; 71 dient. Über ein an einem Ende einer Antriebswelle 53 angeordnetes Bewegungselement 52 und ein Kraftübertragungselement 3 wird das Synchronisatorelement 51 bewegt, so dass die Kolben 62; 72 gleichzeitig bewegt werden und die Ausgangskomponenten A und B zum Mischaufsatz 8 ausgetrieben werden. Das Bewegungselement 52 ist über eine Zahnradverbindung 54 und 45 mit einer Motorwelle 46 verbunden. Die Motorwelle 46 dient dem Anschluss an ein externes Antriebselement zur Erzeugung eines Drehmoments, z.B. an einen Akkuschrauber. Das Drehmoment des Antriebselements kann beispielsweise durch eine Spindel in eine translatorische Bewegung des Synchronisators 5 umgesetzt werden.
  • Am anderen Ende der Antriebswelle 53 ist ein weiteres Zahnrad 84 des Mischaufsatzes 8 angeordnet, das dem Antrieb des dynamischen Mischers 85 dient (nicht dargestellt, vgl. 3).
  • 3 zeigt den Antrieb bzw. die Elemente zur Bewegungsübertragung. An der Antriebswelle 53 ist an jeweils einer Seite das Zahnrad 84 zur Bewegung des dynamischen Mischers 85 und das Bewegungselement 52 zur Bewegung des Synchronisators 51 angeordnet. Über das Zahnrad 84 wird der dynamische Mischer 83 zu einer Drehbewegung angetrieben. Die durch die Kolben 62 und 72 ausgebrachten Komponenten A und B werden durch die Drehbewegung des dynamischen Mischers 83 miteinander vermischt und über die Mischdüse 85 ausgebracht.
  • Aus 4 geht der Aufbau der Kartuschen 6 und 7 hervor. Zur besseren Verdeutlichung wurden die Vorrichtung der 2 und 3 auf die wesentlichen Bestandteile reduziert und bei der Kartusche 7 wurde das Kartuschenrohr 71 entfernt. Erkennbar ist der im Innenraum des Kartuschenrohrs 61 angeordnete Kolben 62. An dem freistehenden Kolben 72 ist zudem ein O-Ring 721 zum Abdichten des Kolbens 72 zum Innenraum des Kartuschenrohrs 71 hin montiert. Außerdem ist eine Verschlussscheibe 73 an der dem Kolben 72 gegenüberliegenden Seite angeordnet.
  • Aus den 5 bis 7 geht eine zweite Ausführungsform 1' der Erfindung mit einen drehbaren Mischaufsatz 9 mit einem statischen Mischer 94 hervor, die sich bis auf den Aufbau des Mischaufsatzes 9 grundsätzlich nicht von der ersten Ausführungsform unterscheidet. Von daher wird nachfolgend nur auf die Unterschiede der Ausführungsformen eingegangen.
  • Aus 5 ist erkennbar, dass die Mischdüse 95 des Mischaufsatzes 9 zum Kartuschengehäuse 2 geklappt ist, welches den Zustand zeigt, in dem die Vorrichtung nicht in Betrieb ist. Die Drehbewegung erfolgt durch zwei Drehelemente 92; 93 mit jeweils einem innenliegenden Kanal für die Ausgangskomponenten.
  • Sofern die Vorrichtung 1' zur Anwendung kommt, wird die Mischdüse 95 vom Kartuschengehäuse 2 um 180 Grad verschwenkt. Über die Kanäle der Drehelemente 92; 93 werden die Ausgangskomponenten zu einem Winkelelement 91 und zu einem in der Mischdüse 95 angeordneten statischen Mischer 94 geleitet und vermischt.
  • 6A zeigt die Vorrichtung 1' ohne Kartuschengehäuse 2 mit Ansicht auf die Motorwelle 46.
  • Bei 6B ist der statische Mischer 94 mit Mischstruktur bei entfernter Mischdüse 95 zu erkennen. Die Mischung der ausgetriebenen Ausgangskomponenten erfolgt durch die Mischstruktur des statischen Mischers 94.
  • 7 zeigt die Vorrichtung 1' von unten, wobei erkennbar ist, dass die Antriebswelle 53' infolge des statischen Mischers 94 nicht bis zur Mischstruktur 9 durchgezogen ist und somit nur dem Antrieb des in beiden Kartuschen 6 und 7 angeordneten Kolben über den Synchronisator 5 dient.
  • Bezugszeichenliste
    • 1; 1'
    Mischvorrichtung
    2
    Kartuschengehäuse
    3
    Kraftübertragungselement
    4
    Antriebsadapter
    41
    Adaptergehäuse
    42
    0-Ring Adapter
    43
    Aufnahmeelement
    44
    Wellenlager
    45
    Zahnrad
    46
    Motorwelle
    47
    Scheibe
    48
    Zylinderschraube
    49
    Benzingerscheibe
    5
    Synchronisator
    51
    Synchronisatorelement
    52
    Bewegungselement
    53, 53'
    Antriebswelle
    53
    Zahnrad
    6
    Kartusche A
    61
    Kartuschenrohr
    62
    Kolben
    621
    0-Ring Kolben
    63
    Verschlussscheibe
    631
    Ringverschluss
    7
    Kartusche B
    71
    Kartuschenrohr
    72
    Kolben
    721
    0-RingKolben
    73
    Verschlussscheibe
    731
    Ringverschluss
    8
    Mischaufsatz
    81
    Unterteil
    82
    Oberteil
    83
    Dynamischer Mischer
    84
    Zahnrad
    85
    Mischdüse
    9
    Mischaufsatz
    91
    Winkelelement
    92
    Drehelement
    93
    Drehelement
    94
    Statischer Mischer
    95
    Mischdüse

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) zur Mischung von Komponenten, umfassend einen Antriebsadapter (4) zum Anschluss eines externen, ein Drehmoment erzeugendes Antriebselements.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 umfassend mindestens ein Kartuschenrohr (6; 7) und einen Mischaufsatz (8), wobei das Kartuschenrohr (6; 7) einem Innenraum aufweist, der zur Aufnahme wenigstens einer Ausgangskomponente geeignet ist, und einen Kolben (62; 72) aufweist, der in dem Innenraum angeordnet ist, um die Ausgangskomponente zum Mischaufsatz (8) zu bewegen, wobei der Mischaufsatz (8) einen dynamischen Mischer (83) umfasst, und wobei der Antriebsadapter (4) geeignet ist, das Drehmoment des externen Antriebselements in eine Bewegung des dynamischen Mischers (83) umzusetzen, so dass der dynamische Mischer (83) die Ausgangskomponenten mischt.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend ein Getriebe zum Antrieb des wenigstens einen Kolbens und/ oder des dynamischen Mischers (83) durch das externe Antriebselement.
  4. Vorrichtung (1; 1') zur Mischung von Komponenten, umfassend einen Antriebsadapter (4), mindestens ein Kartuschenrohr (6; 7), und einen Mischaufsatz (8; 9), wobei das Kartuschenrohr (6; 7) einem vorzugsweise zylinderförmigen Innenraum aufweist, der zur Aufnahme einer Ausgangskomponente geeignet ist, und wenigstens einen Kolben (62; 72) aufweist, der in dem Innenraum des Kartuschenrohrs (6; 7) angeordnet ist, um die Ausgangskomponente zum Mischaufsatz (8; 9) zu bewegen, und wobei der Antriebsadapter (4) geeignet ist, den Kolben (62; 72) in eine Bewegung zu versetzen.
  5. Vorrichtung (1, 1') nach Anspruch 4, wobei der Antriebsadapter (4) ein Getriebe zum Antrieb des Kolbens (62; 72) umfasst.
  6. Vorrichtung (1, 1') zur Mischung von Komponenten nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, umfassend mindestens einen Synchronisator (5), der geeignet ist, zwei Kolben (62; 72) gleichzeitig und/ oder gleichförmig zu bewegen.
  7. Vorrichtung (1; 1') zur Mischung von Komponenten nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, wobei der Antriebsadapter (4) eine Motorwelle (46) aufweist, die zum Anschluss an eine externe Antriebsvorrichtung geeignet ist.
  8. Vorrichtung (1; 1') zur Mischung von Komponenten nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, wobei das Kartuschenrohr (6; 7) austauschbar an der Vorrichtung (1) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung (1; 1') zur Mischung von Komponenten nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, wobei die Vorrichtung (1; 1') tragbar ausgestaltet ist.
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