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Vorrichtung zum Mischen von miteinander reagierenden Substanzen in
verhältnismäßig kleinen Mengen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen
von miteinander reagierenden Substanzen in verhältnismäßig kleinen Mengen, bestehend
aus einem kreiszylindrischen oben offenen Mischgefäß mit senkrecht stehender Achse,
in welchem ein ebenfalls kreiszylindrischer Kolbenrührer bis in Bodennähe eingetaucht
ist.
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Es ist bekannt, verschiedene Substanzen auch in kleinen Mengen maschinell
in Rühr- oder Schüttelwerken zu vermischen, wenn es, wie z. B. in der zahnärztlichen
Praxis, darauf ankommt, ein möglichst homogenes Gemisch durch innige Vermengung
der Grundsubstanzen schnell herzustellen. Bei einem bekannten Gerät werden die zu
vermengenden Substanzen in ein im allgemeinen waagerecht liegendes Rohr eingefüllt,
welches in eine horizontal verlaufende Rüttelbewegung um eine außerhalb des Rohres
liegende Schwenkachse gebracht wird. Hierbei erfolgt der Transport des Mischgutes
hauptsächlich durch die aus der Schwenkung resultierende Fliehkraft. Es ist einzusehen,
daß starke Rüttelung hierbei einen schnellen Transport bewirkt, so daß einer innigen
Durchmischung einer bestimmten kleineren Substanzmenge eine obere Grenze gesetzt
ist. Andererseits ist es möglich, daß bei langsamem Transport, d. h. schwacher Schüttelung,
Substanzmengen in dem Rüttelrohr zurückbleiben, was bei der Aufbereitung genau dosierter
und besonders auch wertvoller Substanzen von Nachteil ist und auch zu größeren Unkosten
führen kann.
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Eine andere bekannte Mischvorrichtung verwendet ein zylinderförmiges
Mischgefäß, an dessen Innenwand eine rotierende Walze umläuft. Diese nur in größerer
Ausführung, unter anderem auch für den Haus- und Küchenbedarf vorgesehene Vorrichtung
ist für die obenerwähnte Verwendung zum Herstellen kleiner genau dosierter Mengen
wenig geeignet, da hier nach der Mischung das Mischgut über die gesamte Innenwand
des Mischgefäßes verteilt ist, was die Entnahme und Weiterverwendung besonders von
zähflüssigen an den Wänden haftenden Mengen, wie z. B. Zemente in der zahnärztlichen
Praxis, praktisch unmöglich macht.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird die Mischung durch exzentrische
Bewegung eines Hohlzylinders, der in senkrechter Lage gehaltert ist, erzielt. Die
zu mischenden Substanzen werden in einem besonderen Gefäß innerhalb des Zylinders
gelagert und mit diesem mitbewegt.
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Auch diese Vorrichtung enthält keine Mittel, um ein Anhaften von
Substanzen an den Wänden des Mischgefäßes zu verhindern und dadurch die rasche
Entnahme
kleiner, genau dosierter Mengen zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen
zu vermeiden und ein Gerät zu schaffen, mit welchem Substanzen in genau dosierten
kleinen Mengen schnell und innig gemischt und leicht entnommen werden können.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art dadurch gelöst, daß der Kolbenrührer in einem dicht umgebenden Hohlzylinder
drehbar und axial verschieblich gelagert ist, daß der Boden des umlaufend angetriebenen
Mischgefäßes durch einen axial verschieblichen Kolben gebildet ist und daß in Betriebsstellung
der Kolbenrührer exzentrisch im Mischgefäß angeordnet ist und der Hohlzylinder mit
seiner freien Stirnseite an der Oberkante des Mischgefäßes dichtend angelegt ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß die in das Mischgefäß eingefüllten Substanzen
intensiv gemischt werden und das Mischgut praktisch verlustfrei aus dem Mischgefäß
ausgeschoben werden kann. Zweckmäßigerweise wird die Mischintensität bei den verschiedenen
Materialien veränderlich eingestellt. Sowohl der Kolbenrührer als auch das Mischgefäß
werden gegeneinander mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
an Hand von Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die
Vorrichtung in offenem Zustand, F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung im
Betriebszustand, wobei das Mischgut nicht dargestellt ist, F i g. 3 einen Schnitt
nach der Linie x-x in F i g. 2,
Fig.4 die Vorrichtung nach beendetem
Mischvorgang und zurückgezogenem Kolbenrührer, F i g. 5 die Vorrichtung nach Abschieben
des Hohlzylinders und Kolbenrührers, Fig. 6 das Mischgefäß mit hochgehobenem. Kolbenboden
in der Endstellung mit der darüber gesammelten verrührten Substanz, die nun von
dem Kolbenboden abge;llommen werden kann.
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Gemäß der Darstellung ist in einem um eine lotrechte Achse umlaufend
angetriebenen Mischgefäß a ein axialverschieblicher Kolben b von kreiszylindrischer
Form vorgesehen. Der Kolben bildet den Boden des oben offenen Mischgefäßes. Auf
den oberen Rand des Mischgefäßes ist ein Holzizylinder c mit seiner ebenen Stirnfläche
dicht aufgesetzt, in welchem ein kreiszylindrischer Kolbenrührer d axialverschieblich
und drehbar zu bewegen ist. In Betriebsstellung ragt der Kolbenrührer bis in Bodennähe
des Mischgefäßes. Der Kolbenrührer d, dessen Durchmesser wesentlich kleiner ist
als der Kolben b, ist dabei exzentrisch zur Achse des Kolbens b angeordnet, wie
aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist. Die Größe der Exzentrizität ist veränderlich.
Sowohl das Mischgefäß a (ohne Kolben) als auch der Kolbenrührer d werden um ihre
Achsen gedreht. Die Drehgeschwindigkeit kann stufenlos oder in Stufen eingestellt
werden. In manchen Fällen, z. B. beim Mischen von Zahnfüllungen, ist es von Wichtigkeit,
das Mischgut während des Mischens zu kühlen. Zu diesem Zweck kann das- Mischgefäß
oder der Kolbenrührer gekühlt und mittels eines Thermostaten auf einer vorbestimmten
Temperatur gehalten werden.
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Die hierfür notwendigen baulichen Maßnahmen sind in der Zeichnung
nicht dargestellt.
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Zur Verbesserung der Mischwirkung kann der Kolbenrührerd auf seiner
dem Mischgefäß zugekehrten Seite mit axial vorspringenden Zapfen versehen sein.
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Die Zapfen sind in entsprechenden, auf der Stirnseite des Mischgefäßes
liegenden Bohrungen angeordnet und können in die Stirnfläche des Kolbenrührers zurückgeführt
bzw. zurückgezogen werden, -derart, daß die Zapfenstirnflächen und die Stirnfläche
des Kolbenrührers eine geschlossene Fläche bilden.
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Die Ausführungsform ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergibt sich
an Hand der Zeichnungen wie folgt: Zunächst werden im geöffneten Zustand (F i g.
1) die zu mischenden Substanzen in das Mischgefäß a mit der es abschließenden Oberfläche
des Kolbens b .eingefüllt, wobei der Kolben so weit gesenkt wird, daß mit Sicherheit-
kein Mischgut bei Einführung des Kolbenrührers d aus dem Mischgefäß herausgedrückt
werden kann. Dann wird der Hohlzylinder c mit dem Kolbenrührer d bis zum Anschlag
auf das Gefäß a bzw. den Kolben b abgesenkt (F i g. 2), wobei ein bestimmter AbstandSp
zwischen Rührer und Mischgefäß eingestellt wird (Fig. 3). Dann erfolgt der Mischvorgang
durch Drehung des -Kolbenrührers d und des Mischgefäßes a mit unterschiedlicher
Geschwindigkeit. Danach wird der Kolbenrührer d so weit hochgezogen, daß seine Grundfläche
mit der Grundfläche des Hohlzylinders c gleichsteht (F i g. 4) und zusammen mit
dem Hohlzylinder c seitlich verschoben (F i-g.- 5), wobei anhaftende Substanz S
an der Innenseite des Mischgefäßes a abgestreift wird.
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Dann wird der Kolben b angehoben, bis das gesamte
verrührte Material
an der Oberfläche des Kolbens b vereinigt ist, wo es schließlich zur Weiterverarbeitung
entnommen werden kann (F i g. 6).
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Nachfolgend werden einige ergänzende Ausführungsbeispiele der Vorrichtung
nach der Erfindung gegeben, die eine Verbesserung der Wirkungsweise ermöglichen.
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Der Antrieb des Mischgefäßes erfolgt zweckmäßigerweise dadurch,.
daß es auf einem um eine senkrechte Achse drehbaren Teller, z. B. mittels einer
Spannvorrichtung, leicht lösbar befestigt wird, wobei die Kolbenstange b, die das
Mischgefäß nach unten überragt, axialverschiebbar durch den Drehteller hindurchgeführt
wird. -Wie bereits ausgeführt wurde, werden beim Mischvorgang Kolbenrührer und Mischgefäß
mit verschiedenen einstellbaren Winkelgeschwindigkeiten gedreht. Die Einsteilharkeft
kann beispielsweise durch von Synchronmotoren oder anderen Motoren angetriebene
und in mehrere Feinstufen unterteilte Rundschaltgetriebe erfolgen, die auch mit
einstellbaren Zeitschaltern ein- und abschaltbar sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise eine
Höheneinstellvorrichtung durch die Drehung einer Einstellscheibe erfolgen, die die
durch die Verstellung des Kolbens b bedingte Volumenänderung in Volumeneinheiten
anzeigt.
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Ebenso kann die Verstellung bzw. Einstellung der Einstellscheiben
z. B. durch elektrische oder mechanische Schrittschaltwerke halb- oder vollautomatisch
vorgenommen werden. Die gleichen Maßnahmen können auch für die Einstellung des SpaltesSp,
die Anhebung und Absenkung des Hohlzylinders c, des Kolbenrührers d und für die
Einstellung der die Rührzeit begrenzenden Schalter getroffen werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung werden bei einem Ausführungsbeispiel
das Mischgefäß a und/oder der Hohlzylinder c mit schnell lösbaren Klemmhalterungen
versehen und in im Bedarfsfall drehbaren Prismenführungen gelagert. Wahlweise kann
beispielsweise der Kolbenrührer d auch in einer unter Federspannung stehenden- Zangenspannvorrichtung
aufgenommen werden, auf deren Zangenhülse ein angetriebenes Zahnrad für die Drehung
des Kolbenrührers d angeordnet ist und die axiale Länge dieses Zahnrades so groß
gewählt ist, daß der Kolbenrührer d auf die notwendige Eintauchtiefe in das Mischgefäß
abgesenkt werden kann und dabei der Kolbenrührer d so lang ausgeführt wird, daß
der Hohizylinder c bei angesenktem Kolbenrührerd genügend weit vom Mischgefäß a
abgehoben werden kann, damit die zu verrührende SubstanzS bequem in das Rührvolumen
V eingefüllt werden kann.
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Weiterhin können zum Einfüllen der zur verrührenden Substanzen in
das Volumen V auch an sich bekannte, gegebenenfalls auch automatisch bzw. steuerbar
einstellbare Dosiervorrichtungen angewandt werden. Im Bedarfsfall können die zur
Durchführung des Verfahrens eingesetzten Vorrichtungen auch mit Thermostaten betrieben
werden.
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Durch die Vorrichtung nach der Erfindung wird unter anderem der Vorteil
erreicht, daß der Rührvorgang sehr schnell durchgeführt werden kann. Dies bringt
z. B. für den Zahnarzt den Vorteil, wesentlich schneller arbeiten zu können und
dadurch die Zeit für die Behandlung seiner Patienten zu verkürzen.
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Zeit wird auch dadurch gespart, daß durch ein sauberes Abstreifen
des Mischgutes von der Oberfläche
des Kolbens b praktisch keine
Säuberung des Mischgefäß es, des Kolbens und des Kolbenrührers notwendig Xst.
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Mit der Vorrichtung können auch Gipse, Gießharze, Kunststoffe u.
dgl. schnell gemischt und leicht und sauber entnommen werden.
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Bezüglich der Rohstoffe, aus denen die Rührgefäßteile a, b bzw. c
und d hergestellt werden, wird die Auswahl so getroffen, daß beim Einsatz der Teile
für ärztliche Zwecke für diese Teile chemisch unveränderliche Materialien, wie chemisch
beständige Metalle, chemische beständige Gläser, Quarz, gesintertes Aluminiumoxyd
u. dgl., gewählt wird, während beim Einsatz für technische Zwecke selbstverständlich
auch Stoffe, wie Polyfluoride, natürliche und synthetische Kautschuke u. dgl., in
Frage kommen. Die Vorrichtungsteile a, b, c und d können ausgewechselt werden, nach
Bedarf mit größeren, wenn die Menge der zu verrührenden Substanz S größer ist.
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Zu den verschieden großen Rührgefäßteilen können auch entsprechend
passende Haltevorrichtungen hergestellt werden.
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Die Ausgestaltung der Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens
kann auch so erfolgen, daß der Kolbenrührer d zweiteilig, und zwar aus einem Zylindermantel
mit einem Löcher aufweisenden Boden ausgeführt wird und in seinem Innern mit einem
weiteren Zylinder versehen wird, der an seiner unteren Fläche mit durch die Löcher
im Boden des ihn umgebenden Zylindermantels hindurchreichenden, die Löcher satt
ausfüllenden Zapfen versehen ist, die so weit zurückziehbar sind, daß ihre Bodenfläche
mit der Bodenfläche des sie umgebenden Zylindermantels und der Bodenfläche des Hohlzylinders
c abschneidet. Auch in diesem Fall wird die verrührte Substanz von den Zapfen bei
deren Zurückziehen abgenommen und kann durch die seitliche Bewegung des ganzen Kolbenrührers
auch von dessen Boden so abgestreift werden, wie dies analog in Fig. 5 gezeigt ist.