JP2006116538A - 少なくとも二種類の媒体を混合するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合したいあらゆる種類の媒体において、最適な混合特性が保証されていると同時に残分発生が最小限に低減されているようにする。
【解決手段】混合工具３が、操作装置９によって媒体の混合のために混合チャンバ１内に導入可能であり、混合後、該混合チャンバ１から引戻し可能であるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも二種類の媒体、特に高粘性の媒体を混合するための装置であって、少なくとも１つの混合チャンバと、少なくとも１つの混合工具とが設けられており、混合器ハウジング内の混合チャンバの容積が、運動可能なディスクによって可変である形式のものに関する。

実際の使用から、物質、たとえば流体を混合するための多数の装置が知られている。これらの装置によって、少なくとも１つの特性において異なる成分が混合される。混合したい媒体の付与された凝集状態、流動特性、混合比および所望の均質化度に相応して、このために適した、混合したい媒体が位置する１つまたはそれ以上のチャンバと、このチャンバ内に配置された混合機構とを備えた装置が使用される。

高粘性の媒体、たとえばペーストに対して、十分な完全混合を達成するために、人工的に発生させられる乱流による媒体のクロスミキシングが達成される混合器も知られている。混合機構として、高粘性の媒体に対して、いわゆる「ヘリカル型撹拌機構、アンカ型撹拌機構、同軸型撹拌機構および多軸型撹拌機構」が使用される。さらに、高粘性の媒体を混合するために、遊星運動型ミキサ、パン型ミキサ、加圧型ニーダおよびスクリュ機械が知られている。これらの全ての混合装置では、混合したい媒体の混合が、それぞれ混合工具の回転によって行われる。

さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１５２１１５号明細書に基づき、少なくとも二種類の物質、特に流体を混合するための装置が公知である。この公知の装置は混合チャンバを有している。この混合チャンバ内には混合工具が配置されている。この場合、この混合工具はディスク状であり、線形に可動に操作可能であり、操作装置に対する接続部を有している。これによって、物質の混合が、特に混合チャンバ内でのディスク状の混合工具の、軸方向に向けられた複数回の線形運動によって行われる。

高粘性のもしくは塑性粘性の媒体の満足のいく混合を達成するためには、公知の混合装置における混合機構が、比較的大きな容積を混合チャンバに必要とし、混合が大きなむだ容積で行われる。さらに、比較的大きな残滓が混合機構に残され、これによって、高価な出発材料の使用時に高価値の廃物が生ぜしめられるかまたは相応の混合装置の使用が経済的でないと分かった。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１５２１１５号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、少なくとも二種類の媒体を混合するための装置を改良して、混合したいあらゆる種類の媒体において、最適な混合特性が保証されていると同時に残分発生が最小限に低減されているようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、混合工具が、操作装置によって媒体の混合のために混合チャンバ内に導入可能であり、混合後、該混合チャンバから引戻し可能であるようにした。

少なくとも二種類の媒体、特に高粘性の媒体を混合するための装置であって、少なくとも１つの混合チャンバと、少なくとも１つの混合工具とが設けられており、混合器ハウジング内の混合チャンバの容積が、運動可能なディスクによって可変である形式のものにおいて、混合工具が、操作装置によって媒体の混合のために混合チャンバ内に導入可能であり、混合後、該混合チャンバから引戻し可能であると、最適な完全混合および廃物を最小限に抑えることの利点が得られる。

本来の混合のためにしか混合チャンバ内に導入されず、その後、再び完全に混合チャンバから引戻し可能である混合機構を備えた混合工具の本発明による構成では、媒体の混合の間のむだ容積が回避される。こうして、本発明による装置では、最適な混合特性が、使用される媒体と無関係に得られ、これによって、両媒体の最適な完全混合に基づき、供給された全ての量が、混合に関する不変のクオリティをほぼ有している。

さらに、混合機構と、混合チャンバの壁を貫く通過開口との適宜な構成によって、公知の装置において、特に高粘性の媒体、たとえばペーストの場合に生ぜしめられた廃物を最小限に抑えることを達成することができる。これによって、本発明による装置は、特に高価な出発材料、たとえば白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムまたはこれに類するものを混合成分として使用するためにも適している。この場合、本発明による装置はペースト混合ロボットの形で形成されていてもよい。

本発明による装置の有利な構成では、混合工具が、混合チャンバを仕切る壁に設けられた対応する切欠きを通って混合チャンバ内に案内されるかもしくは、少なくとも混合チャンバが混合後に少なくともほぼ平らな内壁を有するまで、混合チャンバから引き出される。

本発明の改良形によれば、混合工具が、複数の混合機構を有しており、これらの混合機構が、混合チャンバを形成する壁の任意の区分に各切欠き内で保持されていることが可能である。各混合機構の配置形式は特定の位置に規定されておらず、むしろ、場合により、混合したい媒体とその凝集状態に関連して相応に適合されてよい。

媒体を混合チャンバ内で混合するためには、混合機構が相応の切欠き内に保持されている壁の少なくとも１つの区分が、混合チャンバの周方向に運動可能であり、これによって、各混合機構が、媒体の混合のために一緒に運動させられることが提案されていてよい。

この場合、たとえば混合器ハウジングの一環状区分が、それぞれ設けられた混合機構と共に回転させられるのに対して、残りの混合器ハウジングは自体相対回動不能に配置されている。

本発明の改良形によれば、混合器ハウジングの回転する区分を駆動するために、歯列またはこれに類するものが設けられていてよく、この歯列が、駆動ホイールに噛み合っている。こうして、要求に応じて、本発明による装置の駆動出力ひいては混合出力を変えることができる。

本発明の別の変化形は、ディスクが、壁の、少なくとも１つの混合機構と共に混合チャンバの周方向に運動させられる区分を形成しており、ディスクが、混合機構を貫通案内するための対応する少なくとも１つの切欠きを有していることを提案することができる。したがって、混合機構を、たとえば上方からピストンによって混合チャンバ内に媒体の混合のために案内することができる。

本発明のこの変化形が、それ以前に記載した変化形と組み合わされ、これによって、混合機構がディスクだけでなく混合器ハウジングの壁を通しても混合チャンバ内に導入可能であり、かつ混合チャンバから導出可能であることが可能となる。複数の混合機構の使用時には、これらの混合機構をディスクの任意の区分に各切欠き内で保持することができる。こうして、混合特性をさらに最適化することができる。たとえば、混合機構がディスクの縁領域に沿って設けられていてよく、これによって、場合により混合チャンバの内壁に付着する媒体を即座に混合のために壁から解離することができる。

この変化形における駆動のためには、ディスクが、媒体の混合のために回転可能であることが提案されていてよく、これによって、混合チャンバ内に位置する媒体が、ディスクと一緒に回転する混合機構によって混合される。駆動装置として、たとえばディスクのピストンロッドにモータまたはこれに類するものの出力軸が連結されていてよい。

本発明の有利な構成の枠内では、有利には、各混合機構が、予め規定された横断面形状を備えてピン状に形成されていてよい。その都度選択された横断面形状は、混合したい媒体の特性に適合することができ、これによって、最適な完全混合が可能となる。この場合、複数の混合機構の使用時には、種々異なる横断面形状が使用されてよい。

有利には、ほぼ正方形のかつ／または長方形のかつ／または菱形のまたはこれに類する横断面形状が混合機構に設けられていてよい。しかし、別の幾何学的な形状も可能である。

各混合機構を、混合したい媒体の供給後に使用するために、さらに、各混合工具に、少なくとも１つの混合機構を混合チャンバ内に走入させかつ少なくとも１つの混合機構を混合チャンバから走出させるための操作装置またはこれに類するものが対応配置されていることが提案されていてよい。操作装置として、モータにより制御される、混合工具の走入運動および走出運動を可能にするあらゆる装置が使用されてよい。

混合チャンバの壁の回転する区分と共に混合機構の回転を可能にする、操作装置からの混合機構の分離のために、たとえばバヨネットクロージャまたはその作用に関して匹敵し得るカップリング装置が設けられていてよい。操作装置の少なくとも一部が混合工具と共に１回の混合過程時に線形にかつ／または回転により一緒に運動させられることも可能である。

本発明による装置は、たとえばスクリーン印刷法または種々のコーティング法で使用されるような特に高価値の成分を備えた比較的高い粘性の媒体、たとえばペーストの混合のために特に適している。ペーストを混合するための本発明による装置は、センサ材料開発における厚膜テクノロジならびに、たとえばディーゼルパティキュレートフィルタの触媒コーティングのために特に適していると分かった。

これらの特別な使用分野のほかに、本発明による装置は基本的に任意の物質、有利には流体の混合のために適している。この場合、「流体」という概念は、ここでは、最も幅広い意味で解釈することができ、ガス、液体、高粘性の流体、懸濁液、エマルジョンおよびエーロゲルを一緒に含んでいる。

本発明による対象のさらなる利点および有利な構成は、明細書、図面の簡単な説明および特許請求の範囲から知ることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１および図２に示した実施例は、それぞれ高粘性の流体、たとえばペーストを混合するための装置を示している。この装置は、設備への組込みならびに自動化された操作のために設計されている。

装置はそれぞれ１つの混合器ハウジング１２を有している。この混合器ハウジング１２は、主として、ポット状の円筒状の容器として形成されている。

混合器ハウジング１２内には混合チャンバ１が形成されている。この混合チャンバ１の容積は、混合器ハウジング１２の内壁と、ディスク２；２′とによって規定される。このディスク２；２′は、ピストンロッド８；８′を備えてピストン状に形成されていて、矢印１１に沿って少なくとも線形に混合器ハウジング１２の底部に対して運動可能である。

混合チャンバ１を、混合したい流体で充填するためには、混合器ハウジング１２の底部に２つの入口管片４Ａ，４Ｂが形成されている。入口管片の個数は、別の構成では、付与された要求に相応して変えられてよい。さらに、混合器ハウジング１２の底部には、混合された媒体を導出するための１つの出口管片５が配置されている。

図１に示した構成では、混合チャンバ１内に供給された媒体を混合するための複数の混合機構３Ａ，３Ｂを備えた混合工具３が設けられている。この場合、混合機構３Ａ，３Ｂは混合過程のために混合チャンバ１内に、たとえば電動モータにより線形に矢印６に沿って混合機構３Ａ，３Ｂを運動させる操作装置９によって導入可能であり、その後、混合チャンバ１から引戻し可能である。このためには、混合機構３Ａ，３Ｂが、この混合機構３Ａ，３Ｂの横断面形状に対応した、混合器ハウジング１２の壁に設けられた対応配置された切欠き１３Ａ；１３Ｂに案内されているかもしくは保持されている。

両混合機構３Ａ，３Ｂは、互いに反対の側に位置して混合チャンバ１に設けられている。この場合、図示の構成では、壁の環状の区分１２Ａが、混合チャンバ１もしくは混合器ハウジング１２の残りの壁に対して回転可能に支承されており、これによって、混合機構３Ａ，３Ｂが混合チャンバ１の周方向での環状の区分１２Ａの回転時に一緒に運動させられる。これによって、混合チャンバ１内に含まれた媒体が互いに混合される。

環状の区分１２Ａを駆動するためには、この区分１２Ａから半径方向に突出した歯列７が設けられていてよい。この歯列７は、適切な駆動装置の駆動ホイール（図示せず）に噛み合っている。

混合チャンバの壁の回転する区分と共に混合機構の回転を可能にする、操作装置９からの混合機構３Ａ，３Ｂの分離のために、図示の構成では、それぞれ１つのバヨネットクロージャ１０が操作装置９と混合機構３Ａ，３Ｂとの間にカップリング装置として設けられている。

図２に示した本発明による装置の構成では、図１に示した構成に類似して、混合工具３′の混合機構３Ａ′，３Ｂ′が、ディスク２′の、対応する切欠き１３Ａ′，１３Ｂ′を通って上方から混合チャンバ１内に案内されていて、切欠き１３Ａ′，１３Ｂ′内に保持されてもいる。混合機構３Ａ′，３Ｂ′がその端面およびディスク２′の、混合チャンバに面した側の端面と共にほぼ同一平面を形成する休止位置と、混合機構３Ａ′，３Ｂ′が混合チャンバ１内に配置されている作業位置との間で混合機構３Ａ′，３Ｂ′を移行するために、概略的にしか示していない操作装置９′が設けられている。この操作装置９′は混合機構を線形に切欠き１３Ａ′，１３Ｂ′を通して昇降させる。回転運動可能な混合機構３Ａ′，３Ｂ′を、ここでは回転しない操作装置９′から分離するために、やはりバヨネットクロージャ１０′が設けられている。

混合機構３Ａ′，３Ｂ′を作動させるためには、図１に示した構成にほぼ相当するピストン状のディスク２′全体が回転させられ、これによって、混合機構３Ａ′，３Ｂ′が、混合チャンバ１内に位置する媒体を混合することができる。

駆動装置として、ディスク２′のピストンロッド８′が電動モータの出力軸（図示せず）に連結されていてよい。

混合機構３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′は、両構成では、ほぼピン状に形成されていて、予め規定された横断面形状を有している。

図３に示したように、たとえばほぼ正方形、長方形または菱形の横断面形状が使用されてもよい。さらに、壁もしくはディスク２，２′への混合機構３Ａ，３Ｂ，３Ａ′，３Ｂ′の配置は任意に行うことができる。

本発明による装置は、以下のように作業する：混合過程を開始するために、ディスク２；２′が混合チャンバ１の混合室の増大のために上方に走行させられ、これによって、混合チャンバ１内に負圧が形成される。これによって、入口管片４Ａ，４Ｂによる媒体の流入が容易となる。個々の媒体の適宜な量が供給されるやいなや、ピン状の混合機構３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′が、それぞれ操作装置９；９′によって混合チャンバ１内に走入させられ、これによって、構成に応じて、たとえば羽根状の混合機構が、混合チャンバ１の壁の回転する区分または回転するディスク２′によって混合される。

混合過程の終了後、混合機構３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′がそれぞれ操作装置９；９′によって再び混合チャンバ１から走出させられ、これによって、その後、ディスク２；２′が再び下方に運動させられ、これによって、混合チャンバ１が完全に空にされる。この場合、混合された媒体が出口管片５を通して導出される。

混合したい媒体として、図示の構成では、有利には、スクリーン印刷ペーストおよびコーティングペーストの組合せ混合のためのペーストが提案されているものの、図示の混合装置によって、場合により当業者によって、混合したい媒体に相応して、別のペーストまたは流体が使用されてもよい。

少なくとも二種類の媒体を混合するための本発明による装置の第１の構成の概略的な断面図である。 本発明による装置の第２の構成の概略的な断面図である。 図２に示した装置のディスクの下面の概略的な部分図である。

符号の説明

１ 混合チャンバ、 ２，２′ ディスク、 ３，３′ 混合工具、 ３Ａ，３Ａ′，３Ｂ，３Ｂ′ 混合機構、 ４Ａ，４Ｂ 入口管片、 ５ 出口管片、 ６ 矢印、 ７ 歯列、 ８，８′ ピストンロッド、 ９，９′ 操作装置、 １０，１０′ バヨネットクロージャ、 １１ 矢印、 １２ 混合器ハウジング、 １２Ａ 区分、 １３Ａ，１３Ａ′，１３Ｂ，１３Ｂ′ 切欠き

Claims (12)

1. 少なくとも二種類の媒体、特に高粘性の媒体を混合するための装置であって、少なくとも１つの混合チャンバ（１）と、少なくとも１つの混合工具（３，３′）とが設けられており、混合器ハウジング（１２）内の混合チャンバ（１）の容積が、運動可能なディスク（２）によって可変である形式のものにおいて、混合工具（３，３′）が、操作装置（９，９′）によって媒体の混合のために混合チャンバ（１）内に導入可能であり、混合後、該混合チャンバ（１）から引戻し可能であることを特徴とする、少なくとも二種類の媒体を混合するための装置。
2. 混合工具（３，３′）が、混合チャンバ（１）を仕切る壁（１２，２′）に設けられた対応する切欠き（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ａ′，１３Ｂ′）を通って混合チャンバ（１）内に案内可能である、請求項１記載の装置。
3. 混合工具（３，３′）が、複数の混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）を有しており、該混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）が、混合チャンバ（１）を仕切る壁（１２，２′）に各切欠き（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ａ′，１３Ｂ′）内で保持されている、請求項２記載の装置。
4. 混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）が保持されている壁（１２，２′）の少なくとも１つの区分（１２Ａ，２′）が、混合チャンバ（１）の周方向に運動可能であり、これによって、各混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）が、媒体の混合のために一緒に運動させられるようになっている、請求項３記載の装置。
5. 回転する区分（１２Ａ）を駆動するために、歯列（７）が設けられており、該歯列（７）が、駆動ホイールに噛み合っている、請求項４記載の装置。
6. 少なくとも１つの混合機構（３Ａ′，３Ｂ′）が、ディスク（２′）の、対応する切欠き（１３′）を通って混合チャンバ（１）内に案内可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. ディスク（２′）が、媒体の混合のために回転可能である、請求項６記載の装置。
8. 少なくとも１つの混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）がピン状に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. ピン状の混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）が、少なくともほぼ正方形のかつ／または長方形のかつ／または菱形の横断面形状を有している、請求項８記載の装置。
10. 各混合工具（３，３′）に、混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）を混合チャンバ（１）内に走入させかつ混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）を混合チャンバ（１）から走出させるための操作装置（９，９′）が対応配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 操作装置（９，９′）と、少なくとも１つの混合機構（３Ａ，３Ｂ；３Ａ′，３Ｂ′）とが、バヨネットクロージャ（１０，１０′）を介して結合可能である、請求項１０記載の装置。
12. 混合工具（３，３′）が、特にスクリーン印刷法またはコーティング法に用いられるペーストを混合するために設計されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。

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