JP7100127B2 - 補償チャネル及び／又は滞留チャンバーを有するミキサー - Google Patents

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Description

本発明は、ミキサーであって、混合スペースを包囲するミキサーハウジングと、混合されるべき成分のための少なくとも２つの入口開口を備えると共にミキサーハウジングと接続可能な入口部と、少なくとも部分的に混合スペース内に延びる混合要素と、を有し、入口開口の各々が、少なくとも１つの入口チャネルを介して混合スペースと流体連通している、ミキサーに関する。
一般的なスタティック及びダイナミックミキサーは、例えば、歯科分野において、又は、建設材料及び接着剤のために使用される。ミキサーの混合要素は、カートリッジ又は同様の容器内に排出可能に貯蔵される複数の、通常は２つの、粘性の又はペースト状の成分の均質な混合のために使用される。歯科用印象材料の典型的な稠度／粘度は、規格DIN EN ISO 4823に記載されている。混合プロセスによって、多くの場合、個々の成分の相互の反応が開始され、処理されるべき実際の材料、例えば歯科材料又は建設材料若しくは接着剤が形成される。相互の成分の組成及び使用分野に応じて、それらは異なる比率で混合される。典型的な混合比は、１：１０、１：５、１：４、１：２及び１：１を含む。
粘性の／ペースト状の成分（以下では、単に成分ともいう。）の組成及び濃度、並びに、それらの混合比は、互いに適合するよう調整されているので、カートリッジ内への充填プロセスだけでなく、混合プロセス自体においても、相互の成分の比率が保持されることが重要である。
カートリッジ内への成分の充填は、充填される容積の典型的には５％の範囲の、より高い技術的コストによれば１％の、特定の充填レベル変動と、技術的に関連付けられている。更に、それぞれの分注ピストン（Ausbringkolben）の配置は、特定の許容差と関連付けられている。したがって、ピストンのうちの１つが、吐出方向において更に前方に配置されているということになる。充填レベルにおける技術的な変動も、分注ピストンの僅かに異なる配置も、成分のうちの一方が他方の成分よりも前に混合スペース内に入るという結果をもたらす。更に、分注ピストンの離脱トルク、即ち貯蔵位置から吐出方向への解放の際の分注ピストンの初期衝撃も、特に製造の変動のために異なるという結果になる可能性があり、その結果、完全な充填の場合でさえも、成分のうちの一方が他方の成分よりも前に混合スペース内に入れられる。混合されるべき成分は、一般に異なる組成を有するので、これらの成分は、更に、それらのレオロジー及びしたがってそれらの分注挙動においても異なる。多成分系は本質的に異なる組成に基いているため、既知の構造及び充填プロセスの最適化によっても、１：１のカートリッジの場合でさえ、成分のうちの一方が他方の成分よりも前に混合スペース内に入るのを排除することは不可能である。
換言すれば、一方の成分が、他方の成分よりも前に混合スペース内に入るいわゆる先駆流（Vorlauf）を形成し、その結果、成分の少なくとも初期の比率が理想的な混合比から逸脱することが、必然的に観察され得る。そのような先駆流は、しばしば、当該先駆流が混合されていない状態でミキサーから吐出されるという結果をもたらす。先駆流を形成する混合されていない成分は、処理される材料の特性を有していないため、廃棄されなければならない。
充填に条件付けられた変動及びピストンの位置決めの不均一性は、粘性の又はペースト状のあらゆる成分において生じるにもかかわらず、それらは、特に、例えばシール材料又は接着剤のような大きな容積の安価な成分においては、しばしば許容される。しかしながら、例えば歯科材料のような小さな容積の高価な成分においては、それらの変動は許容されない。なぜなら、高価な材料の大部分が廃棄されなければならないからである。
更に、先駆流の廃棄は使用者にとって厄介であり、使用における安全性リスクと結び付いている。なぜなら、先駆流は、混合のために維持される接着性、耐衝撃性及び／又は強度特性を有していないからである。光学的な観点においても、先駆流の意図せざる使用は、望ましくない結果をもたらす可能性がある。
特許文献１には、一方の成分を、他方の成分から分離された入口チャネルを通じて混合要素に供給することにより、当該一方の成分の先駆流を減少させる、スタティックミキサーのための混合要素が記載されている。成分を分離して導くことにより、既知の先駆流は補償され得る。
特許文献２は、材料の流れの上流に向かって延び、流れ方向において拡散して軸に垂直なプレートに移行する中央のピン又はマンドレルを備える星形のバッフルプレートを有するミキサーを開示している。
特許文献３も、先駆流の補償に関連している。この目的のために、２つの遅延チャンバー及び偏向要素が設けられ、偏向要素は成分の流れを径方向内向きに偏向させる。
更に、特許文献４～７には、上述した問題に関連する一般的なスタティックミキサーが記載されている。
特許文献８は、２成分カートリッジ及びこれに取り付け可能なミキサーを有する分注装置を開示している。当該ミキサーは、容易にカートリッジに取り付けられ、また、当該カートリッジから取り外され得ることが意図されている。
特許文献７には、多成分プラスチックのための注入及び混合ガンが記載されている。各成分は、それぞれスロットル装置を備える導流チャネルを通じて、静的な混合スペース内に導かれる。
特許文献６及び特許文献９～１５には、先駆流を補償することを意図したダイナミックミキサーが記載されている。
特許文献１６から、ミキサー入口領域内に設けられた、先駆流を捕捉する統合チャンバーを有するミキサーが知られている。その際、成分入口開口は分離リブによって区分され、過剰に存在する成分の経路が延長される。
上述した解決策のために、実質的に、過剰に存在する成分の充填に条件付けられた変動は、過少に存在する成分の場合よりも強く影響を及ぼすという事実が利用される。したがって、充填に条件付けられた変動が、過少に存在する成分の場合には先駆流を形成しない一方で、過剰に存在する成分の先駆流のみが生じることになる。したがって、特に、例えば通常の１：１０の混合比のような成分の高い過剰の場合にも、過剰に存在する成分の先駆流が生じることになる。なぜなら、当該成分を収容する容器及び関連する分注ピストンは、過少に存在する成分のそれぞれの部材よりもはるかに大きいからである。換言すれば、既知の解決策においては、どの成分が過剰に存在し、したがって先駆流を形成するかを、成分の充填の前に知ることが不可欠である。したがって、既知の解決策は、混合比が等しくない場合にのみ適用可能である。
しかしながら、１：１の混合比において、及び、部分的に例えば１：１.２５又は１：２のような小さい容積差の同様の混合比で既に、成分のうちの何れが過度に高い比率で存在し、したがって先駆流を形成するのかを確実に予測することは不可能である。この問題は、特にスタティック又はダイナミックのいずれのミキサーが用いられるかにかかわらず、あらゆる既知の多成分カートリッジにおいて生じる。
欧州特許第２５９９５４０号明細書 欧州特許出願公開第２５２７０２９号明細書 国際公開第２０１２／１１６８７３号 欧州特許出願公開第０６６４１５３号明細書 欧州特許出願公開第０５８４４２８号明細書 独国実用新案第２９９０２６６６号明細書 独国特許出願公開第３６０６００１号明細書 米国特許出願公開第２０１２／０１９９６０７号明細書 国際公開第２０１３／０２６７２２号 欧州特許第１９４３０１２号明細書 独国特許出願公開第１０１１２９０４号明細書 独国特許出願公開第１０２００４００８７４８号明細書 欧州特許第２１９０５６３号明細書 欧州特許第１４５８４６７号明細書 欧州特許出願公開第１８９２０３３号明細書 欧州特許第０８８５６５１号明細書
したがって、本発明の課題は、特に１：１～１：２のような小さい容積差の如何なる混合比においても、特に第１の成分からも第２の成分からも形成され得る先駆流を受容するミキサーを提供することである。
当該課題は、請求項１によるミキサーによって解決される。
本発明によれば、ミキサーは、混合スペースと、混合されるべき成分のための少なくとも２つの入口開口を備えると共にミキサーハウジングと接続可能な入口部と、を有するミキサーハウジングと、混合要素と、を備え、混合要素は、少なくとも部分的に混合スペース内に延びることが企図されている。その際、入口開口のそれぞれは、少なくとも１つの入口チャネルを介して混合スペースと流体連通している。更に、入口部には、入口開口を互いに接続する少なくとも１つの補償チャネルが形成されていることが企図されている。補完的に又はこれに代えて、混合要素内には、先駆流を受容するための少なくとも１つの滞留チャンバーが設けられている。
入口開口を補償チャネルと接続することにより、入口開口において発生する先駆流は補償チャネル内に入り、そこで先駆流として捕捉され得る。入口開口は互いに接続されているので、先駆流を形成する成分とは独立して、先駆流が捕捉される。換言すれば、入口開口間の接続は、成分が、先駆流を形成する成分に関する事前の選択を行うことを必要とせずに、これらの入口開口を通じて補償チャネル内に達することを保障する。
補償チャネルは、先駆流に関する自己調整を可能とする。なぜなら、補償チャネルは、別の成分が補償チャネルに流入するまでは先ず先駆成分によって充填され、先駆成分による補償チャネルの更なる充填を阻止するからである。続いて、両成分は、入口チャネルを通じて別々に又は一緒に、混合スペース内に入ることができる。
換言すれば、本発明は、１つの特に径方向に開放された補償チャネルが設けられている点に見ることができる。その際、補償チャネルは、外側の閉じたリングと、対称的に配置された開口を有する内側のリングとによって形成され得る。
分注の際、先駆成分は、後続成分が当該先駆成分に対抗するまで、補償チャネル内で十分に広がる。その際、先駆流の経路に応じて、可変の成分前面が生成される。成分は、この前面において、接触面を形成する。補償チャネルが充填された後、成分前面は補償チャネル内のその位置に留まり、その結果、更に流入する成分質量は、最短経路で入口開口から対応する開口を通じて混合スペースへの入口に流入し、次いで軸方向に吐出方向に流れる。
同様に、混合要素内に少なくとも１つの滞留チャンバーを配置することにより、成分のうち何れが先駆流を形成するかにかかわらず、先駆流を受容することが可能となる。なぜなら、滞留チャンバー又は滞留スペースが混合要素内に設けられており、したがって先駆成分によって充填されるからである。その際、本発明による滞留チャンバーは、先駆流が受容され滞留チャンバー内に留まるように構成されている。その際、滞留チャンバーは、好ましくは、混合スペースのうち、成分の流れ方向における最初の３分の１に配置されている。
好ましくは、滞留チャンバーは、閉鎖された側壁と、横断壁の入口開口として形成されたただ１つの開口と、を備えるように構成されている。滞留チャンバーは、ただ１つの入口開口を備えているものの、その他に残りのチャンバーとは流体連通していないので、滞留チャンバーに入る先駆流は、そこで保持され、その結果、当該先駆流は、実質的に、もはや更なる混合プロセスには関与しない。
本発明によるミキサーは、スタティック又はダイナミックミキサーであり得る。
特に、本発明によれば、補償チャネルが入口部に設けられていることが有利である。したがって、補償チャネルは、如何なる態様のミキサーと共にも実現することができ、ミキサーの具体的な構成にかかわらず機能する。
有利な変形例において、補償チャネル及び／又は滞留チャンバーの内部容積は、成分の容積の変動が補償チャネル及び／又は滞留チャンバーの内部容積よりも小さくなるように、充填に条件付けられた変動に適合されている。換言すれば、補償チャネル及び／又は滞留チャンバーの内部容積は、１：１の混合比が存在する場合、成分の容積の１％～１０％、特に１％～８％、特に有利には１％～５％に相当する。１：１から逸脱した混合比においては、より大きな比率で存在する成分の容積は決定的である。
代替的に又はこれに加えて、補償チャネル及び／又は滞留チャンバーの内部容積は、過少に存在する成分の容積に関して、過剰に存在する成分の容積の１％～１０％、特に１％～８％、特に有利には１％～５％、あるいは、過剰に存在する成分の容積に関して、過少に存在する成分の容積の１％～１０％、特に１％～８％、特に有利には１％～５％に相当する。
有利な構成においては、入口部に、それぞれ入力開口を互いに接続する２つの補償チャネルが形成されている。これにより、入口開口から混合スペースへの流体連通の起こり得る閉塞が防止される。
別の構成においては、入口チャネルが、混合されるべき成分が互いに分離された状態で混合スペース内に導かれるように構成されている。それにより、成分の事前の反応及び入口チャネルの起こり得る閉塞が防止される。更に、混合スペース内へ成分を別々に供給することにより、成分を互いにより良好に混合することが可能となる。
２つの入口開口が、入口部において互いに直径方向に対向して配置されており、入口チャネルが、入口開口を接続する対角線に沿って延びていると共に、当該対角線に対して横方向に延びる隔壁によって互いに分離されていると、更に有利である。隔壁は、それにより入口開口が閉塞され得る、入口開口において偶発的に生じる成分の混合を防止する。好ましくは、隔壁は、入口開口の周縁の部分に沿って形成されている。
入口開口の全周が、成分を少なくとも１つの補償チャネルに流入させるために利用可能である場合、隔壁が、特に、対応する入口開口の全周の５０％未満、好ましくは４０％未満、特に有利には２０％～３０％に沿って配置されていると有利である。
例えば、入口開口を通じた成分の流入が入口の径方向縁部で部分的に遮断されるために、入口開口の全周が成分を流入させるために利用可能でない場合、隔壁が、特に、対応する入口開口の流入に利用可能な周縁の８０％未満、好ましくは７０％未満、特に有利には４０％～６０％に沿って配置されていると有利である。
別の有利な構成によれば、入口チャネルは、混合されるべき成分が互いに少なくとも部分的に覆われた状態で混合スペース内に導かれるように構成される。これは、混合スペース内での後続の混合プロセスをサポートする。
これに代えて、入口チャネルは互いに流体連通していることができ、その結果、混合されるべき成分は一緒に混合スペース内に導かれる。
有利な変形例においては、少なくとも１つの補償チャネルが、入口開口の間で実質的に円弧状に延びる。そのような配置により、成分が何れの入口開口からも補償チャネル内に流入できることが保障される。
別の実施形態において、少なくとも１つの補償チャネルは、入口チャネルの外側で径方向に延びる。それにより、先駆流は、入口開口又は入口チャネルから補償チャネル内へ外向きに導かれ、これは、混合スペースへの入口が径方向で見て中央に配置されている場合に特に有利である。これは、先駆流が先ず外側にある補償チャネルを充填し、次いで成分が一緒に混合スペースに入り得るという結果をもたらす。したがって、補償チャネルによる入口チャネルの中断が防止され、更に、入口開口から混合スペース内への比較的短い経路が保障される。なぜなら、この経路は、入口チャネルに沿って中央で混合スペース内に通じるからである。これは、吐出圧力を更に低下させる。なぜなら、成分が短い距離に亘ってより少ないエネルギー消費で吐出されなければならないからである。
更に、少なくとも１つの補償チャネル及び入口チャネルが、少なくとも部分的にミキサーハウジング又は混合要素によって閉鎖された入口部内の窪み又は溝として形成されていると、有利である。入口部はミキサーハウジングとは別個に製造されるので、この変形例においては、製造の際に更なる材料を節約することができる。その際、ミキサーハウジング又は混合要素が、混合スペースの入口領域において、円板状又は漏斗状のカラーを介して補償チャネルを覆っていると、特に有利である。
補償チャネルが、入口開口の中心点を通過する鏡面を備えていると、更に有利である。補完的に又はこれに代えて、補償チャネルは、複数の回転鏡面軸（Drehspiegelachse）を備えることができる。回転軸のカウントは、有利な変形例においては、入口開口の数に対応する。したがって、２つの入口開口がある場合には２つの回転鏡面軸が有利であり、３つの入口開口がある場合には３つの回転鏡面軸が有利である、等々である。この対称性により、１：２～１：１の混合比、あるいは、２つより多くの成分について１：１：２～１：１：１の混合比において、それぞれの先駆成分にかかわらず、先駆流の補償が保障されることが確実となる。
最後に、入口部及びミキサーハウジングが、入口開口から出る混合されるべき成分が、ミキサーハウジングの長手軸に対して平行に延びる流れ方向から、ミキサーハウジングの長手軸に対して横方向の流れ方向へ、９０°だけ偏向されるように構成され、互いに適合されていることが有利である。偏向は、成分が補償チャネルを通過して直に混合スペースに入ることを防止する。
有利な実施形態においては、少なくとも１つの入口開口の周縁に沿って、対応する入口開口から見て凹状又は凸状に成形された流れ壁が設けられている。
特に、入口開口の全周が、成分を少なくとも１つの補償チャネルに流入させるために利用可能である場合、流れ壁が、特に、対応する入口開口の全周の５０％未満、好ましくは４０％未満、特に有利には２０％～３０％に沿って配置されていると有利である。
例えば、入口開口を通じた成分の流入が入口の径方向縁部で部分的に遮断されるために、入口開口の全周が成分を流入させるために利用可能でない場合、流れ壁が、特に、対応する入口開口の流入に利用可能な周縁の８０％未満、好ましくは７０％未満、特に有利には４０％～６０％に沿って配置されていると有利である。
この思想を更に続けると、少なくとも１つの流れ壁が、ミキサーハウジング又は混合要素の円板状又は漏斗状のカラーで密封された態様で終端していることが有利である。換言すれば、流れ壁の軸方向長さは、補償チャネルの軸方向長さに対応する。
複数の流れ壁が設けられる場合、成分が、流れ壁の間に形成された凹部を通って、混合要素の方向に中央に流れることができるよう、それらを互いに間隔をあけて配置することが有利である。その際、２つの隣接する流れ壁の間の間隔の大きさは、混合要素に向かう中心への圧力降下を規定する。好ましくは、この間隔は、壁の間の圧力降下が補償チャネル内の圧力降下よりも大きくなるように選択され、その結果、先駆材料は、混合スペース内に中央で流入する前に、補償チャネル内に流入する。
入口部が、補償チャネルに向かって及び／又は入口チャネルに向かって径方向外側に延びる滞留スペースを備えると有利である。滞留スペースは、成分が滞留スペースから混合要素内に流れることができないよう、成分の材料吐出方向において閉鎖されている。これにより、滞留スペースが入口チャネルから仕切られる。滞留スペースは、大きな容積の先駆流が想定される場合に特に有利である。したがって、特に１：１から逸脱した混合比、特に１：１０の混合比の場合、滞留スペースは有利である。
更に、入口開口のうちの少なくとも１つに、対応する入口開口を少なくとも部分的に覆い及び／又は横方向において境界付ける任意の偏向プレート及び／又はフロークランプ（Stromungsklammer）が割り当てられていると有利である。偏向プレートは、好ましくは、対応する入口開口の上方に設けられ、したがって直接的に材料吐出方向に位置し、その結果、対応する入口開口を通って流れる成分は、入口開口から出る際、偏向プレート上に流出し、特に混合スペースの方向に偏向される。フロークランプは、好ましくは、対応する入口開口を通って流れる成分が、入口開口から出る際、混合スペースの方向に偏向されるよう、対応する入口開口を横方向において境界付けている。したがって、偏向プレートもフロークランプも、対応する入口開口から流出する成分の流れ方向を設定することを可能とする。これは、対応する成分の比率が小さい場合に特に有利であり、その結果、この成分は、ほぼ完全に混合スペースに流入することができ、入口部内の生じ得る残留物が最小化される。その際、偏向プレートの上述した利点は、入口部及び混合要素がミキサー内に取り付けられたとき、混合要素に設けられたカラーが、偏向プレートと同様に入口開口のうちの少なくとも１つを覆う場合に、当該カラーによっても達成することができる。
混合要素が、滞留チャンバーに隣接する流過チャンバーを備え、当該流過チャンバーが貫流開口を介して混合スペースと流体連通していると、更に有利である。
この思想を更に続けると、流過チャンバーが材料吐出方向において横断壁によって画定され、成分が少なくとも部分的に横断壁開口を通じて流れ得るよう、横断壁が横断壁開口を含むことが企図され得る。これは、成分がミキサーによって吐出される際の吐出圧力を低下させ、これにより、吐出の際の使い勝手がより高くなる。
材料吐出方向に対して垂直な混合要素の断面が、滞留チャンバー及び／又は流過チャンバーのセクションにおいて、材料分注方向で見て後続の混合要素のセクションにおける、材料吐出方向に対して垂直な混合要素の断面の１０５％～１５０％、好ましくは１０５％～１２０％、特に好ましくは１１０％±５％であると、更に有利である。換言すれば、混合要素は、滞留チャンバー及び／又は流過チャンバーの領域において拡大されている。その結果、この領域においては、混合要素の安定性を一定に保ちながら、より高い流過断面を達成することができ、これは、特に高粘度の成分の場合に、吐出圧力を低下させるために有利である。更に、滞留チャンバーの受容能力が改善され、その結果、大きな体積の先駆流が受容され得る。
滞留チャンバー及び／又は流過チャンバーは、好ましくは、混合スリーブの入口セクションによって覆われたセクションに設けられており、これは、このセクションにおいて、混合要素の拡大が、混合スリーブの入口セクションの内側輪郭の対応する適合によって受容され得るという利点を有する。さもなければ、もちろん、混合スリーブ自体が、混合要素の拡大された輪郭に対応して適合され得る。
本発明が、以下において、実施例に基づき、図面を参照して、詳細に説明される。その際、記載された及び／又は図示された全ての特徴は、単独で又は任意の組み合わせで、特許請求の範囲におけるそれらの要約又はそれらの後方参照に関係なく、本発明の主題を形成する。
第１の入口部の第１の側面図である。 第１の入口部の第２の側面図である。 第１の入口部の平面図である。 第１の入口部の斜視図である。 成分の流れ方向の図示を含む第１の入口部の平面図である。 成分の流れ方向の図示を含む第１の入口部の平面図である。 成分の流れ方向の図示を含む第１の入口部の平面図である。 第２の入口部の斜視図である。 第２の入口部の平面図である。 第３の入口部の平面図である。 第３の入口部の斜視図である。 第３の入口部の別の平面図である。 第３の入口部の別の平面図である。 第３の入口部の別の平面図である。 第４の入口部の平面図である。 第４の入口部の斜視図である。 第５の入口部の平面図である。 第５の入口部の斜視図である。 第５の入口部の平面図である。 第６の入口部の平面図である。 第６の入口部の斜視図である。 第６の入口部の別の平面図である。 第６の入口部の別の平面図である。 第６の入口部の別の平面図である。 第１の混合要素の斜視図である。 第１の混合要素の側面図である。 第１の混合要素の詳細図である。 先行技術による螺旋ミキサーの斜視図である。 先行技術による対応するミキサー接続部の平面図である。 先行技術による、２つの成分が吐出される際の異なる時刻における入口部及びミキサーの複数の平面図である。 混合要素、ミキサーハウジング及び入口部を有する本発明によるミキサーの分解組立図である。 入口部を有する第２の混合要素の第１の斜視図である。 入口部を有する第２の混合要素の第２の斜視図である。 図１２ａ及び１２ｂによる入口部を有する第１の混合要素の第１の斜視図である。 図１２ａ及び１２ｂによる入口部を有する第１の混合要素の側面図である。 異なる時刻ｔ１，ｔ２及びｔ３における第２の入口部、ミキサー並びに成分１及び２の複数の平面図である。 混合スペース（ミキサー入口）への入口チャネルを有する（右上）及びこれを有さない（左上）第３の入口部の複数の平面図である。 入口部を有する第１の混合要素の斜視図である。 入口部を有する第１の混合要素の詳細図である。 第７の入口部の平面図である。 第７の入口部の斜視図である。 第７の入口部の切断面Ｂ－Ｂに沿った縦断面図である。 第８の入口部の平面図である。 第８の入口部の斜視図である。 第８の入口部の切断面Ｅ－Ｅに沿った縦断面図である。 第３の混合要素の斜視図である。 第３の混合要素の側面図である。 第３の混合要素の切断面Ａ－Ａに沿った縦断面図である。 第４の混合要素の斜視図である。 第４の混合要素の側面図である。 第４の混合要素の切断面Ｂ－Ｂに沿った縦断面図である。 第５の混合要素の斜視図である。 第５の混合要素の側面図である。 第５の混合要素の切断面Ｃ－Ｃに沿った縦断面図である。 第６の混合要素の斜視図である。 第６の混合要素の側面図である。 第６の混合要素の切断面Ｄ－Ｄに沿った縦断面図である。 第７の混合要素の斜視図である。 第７の混合要素の側面図である。 第７の混合要素の切断面Ｅ－Ｅに沿った縦断面図である。 第８の混合要素の斜視図である。 第８の混合要素の側面図である。 第８の混合要素の切断面Ｆ－Ｆに沿った縦断面図である。
図１ａ～図１ｄは、混合されるべき成分のための入口開口２を有する入口部１の第１の実施形態を示す。第１の入口部１はガイド突起３を備えるが、当該ガイド突起の機能は、国際公開第２０１３／０２６７１６号で説明されており、当該文献はその点に限り参照される。
入口開口２の間には、当該入口開口２を互いに接続する少なくとも１つの補償チャネル４が形成されている（図１ｃ及び図１ｄ）。入口開口２を通じて流入する先駆流は、補償チャネル４によって受容される。入口開口部２は、互いに直径方向において対向している。更に、入口開口２のそれぞれには、各入口開口２の周縁の一部に沿って形成された流れ壁５が設けられている。対応する流れ壁５が形成されたそれぞれの入口開口２から見て、流れ壁５は、周縁に沿って、したがって凹状に成形されている。図１ｃから明らかになるように、ここに示すケースにおいて、成分は、補償チャネル４内に、入口開口２の全周に亘って流入することはできない。
補償チャネル４の作動態様が、図２ａ～図２ｃを参照して説明される。
図２ａにおいて、成分Ｂは先駆流を形成する。この先駆流は、開口を通って流出し、流れ方向６Ｂに沿って流れ壁５の傍らを通り、補償チャネル４内に流入する。成分Ｂの先駆流は、成分Ａが流れ方向６Ａに沿って同様に補償チャネル４内に流入し、成分Ｂの先駆流を止めるまでの間は、補償チャネル４に沿って流れる。続いて、両成分Ａ及びＢは中央を流れ、別の入口開口を通って混合スペース（図示されていない）内に流入する。
図２ｂに示された例では、成分Ａは先駆流を形成し、当該先駆流は、成分Ｂも補償チャネル４内に流入するまで、流れ方向６Ａに沿って補償チャネル４内に流入する。
図２ｃに示された例では、成分は先駆流を形成せず、その結果、両方の成分は、流路の半分を流れた後に補償チャネル４内で合流し、次いで、ここでは中央に示された開口７を通って混合スペース（図示されていない）内に流入する。入口チャネル７ａは、開口７を介して入口開口２を混合スペース（図示されていない）と接続する。
図３ａ及び図３ｂは、第２の実施形態としての第１の入口部の変形例を斜視図（図３ａ）及び平面図（図３ｂ）で示しており、入口開口２の間には補償チャネル４内に突出する少なくとも１つの窪み８が設けられている。ここに示されているケースでは、２つの対向する窪み８が設けられており、これらの窪みは、成分Ａ及びＢの流れ方向６Ａ及び６Ｂを、混合スペース（図示されていない）の中央開口７により強く導く。
図４ａ～図４ｅには、入口部１の第３の実施形態が示されている。第１の入口部１と比較して、ここでは偏向壁９と称される２つの別の流れ壁が設けられており、これらは、入口開口２に配置された流れ壁５と共に円形の構造１０を形成する。流れ壁５は、円形の構造１０の中心点が入口部１の中心点と一致するように、それぞれの入口開口２によって凸状に構成されている。
図４ｃは、いずれの成分も先駆流を形成しないケースの流れ方向６Ａ及び６Ｂを示し、一方、図４ｄに示されたケースでは成分Ｂが先駆流を形成し、図４ｅでは成分Ａが先駆流を形成する。
流れ壁５と偏向壁９は互いに間隔をあけて配置されており、その結果、各偏向壁９と隣接する流れ壁５との間、又は、各流れ壁５と隣接する偏向壁９との間には、開口が形成されている。開口を通って、成分Ａ及びＢが、混合スペース（図示されていない）への中央に配置された入口に流入する。流れ壁５及び偏向壁９の配置に起因して、成分Ａ及びＢは、先ず補償チャネル４を充填し、次いで、少なくとも１つの入口チャネル７を通って中央を流れ混合スペース内に流入する。
図５ａ及び５ｂには、入口部１の第４の実施形態が示されており、当該実施形態は、入口部１の第１の実施形態に基づいているが、隔壁１１が付加されている。隔壁１１は、入口開口２の間で且つ混合スペース（図示されていない）への中央の入口領域の下方にある。更に、混合スペースへの成分の２つの入口チャネルは、隔壁１１によって互いに隔離されている。
図６ａ～６ｃに示された入口部１の第５の実施形態は、入口部１の中央に配置されたカバー要素１２を備えている。径方向においてカバー要素１２の周りには、成分Ａ及び／又はＢの先駆流を受容する周方向の補償チャネル４が設けられている。
カバー要素１２は、実質的に円形状に構成されていると共に中央開口１２ａを備え、当該中央開口は、成分の入口開口の方向に開口すると共に、当該成分を中央で混合スペースの方向に導く。中央開口１２ａに対向して、別の開口が他の成分の方向に配置されており、当該開口は、当該成分を、実質的に半円形のチャネル１２ｂ内において中央開口１２ａの周りで案内する。その結果、成分Ａ及びＢは、近似的に同軸的に、混合スペース内に入り混じって導入され、これにより、混合スペース内での２つの成分のその後の混合が容易となる。
図６ｃには、成分Ａ及びＢの流れ方向６Ａ及び６Ｂが示されている。ここに示されたケースでは、成分Ａ及びＢの先駆流は形成されない。
図７ａ～７ｅは、流れ壁５を有するカバー要素１２の別の変形を伴う入口部１の第６の実施形態を示す。流れ壁５は、成分Ａ及びＢがカバー要素１２内に直に流入することを防止する。それにより、カバー要素１２内への流入のための流動抵抗が増大するので、本実施形態は、低粘性の成分に対して有利である。
図８ａ～８ｃには、滞留チャンバー１４を有する混合要素１３が示されており、当該滞留チャンバーは、混合スペースの入口領域に配置されていると共に、発生する先駆流を受容することができる。滞留チャンバー１４は、成分の流れ方向における端部において閉じられており、その結果、先駆流は、別の混合スペースに流入せず、混合比を歪ませない。
混合要素１３は、入口側に、円板状又は漏斗状のカラー１５を備え、当該カラーは、入口部１を覆うと共に、補償チャネル４を部分的に又は完全に閉じるように構成されている。
本発明による効果をより良好に理解するために、図９ａ、９ｂ及び１０には、公知のミキサー接続部１７及び既知の入口部１８を有する先行技術による螺旋ミキサー１６が示されている。図９ｂは、螺旋ミキサーの第１のウェブ１９と、それを通って成分が入口部１８に流入する入口開口２とを示す。
本発明の根底にある先行技術の問題を説明するために、図１０は、この順序で増大する異なる時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４及びｔ５における成分Ａ及びＢ、並びに、入口部１８におけるそれらの境界面を示している。時刻ｔ１において、一方の成分が、入口部１８において、第２の成分よりも明らかに多くの容積を占めることが明らかになる。したがって、第１の成分は先駆流を形成し、時刻ｔ２においては、ほぼ排他的に入口部１８に存在する。したがって、図１０の下部に示された平面図では、ミキサー上に及びミキサー管を通って、時刻ｔ３においても、実際のところ排他的に、先駆成分が混合要素内に存在する。更なる吐出（時刻ｔ４及びｔ５）の際に初めて、成分Ａの比率が減少する。
図１１は、図８ａ～８ｃによる混合要素と、ミキサーハウジング１３ａと、入口部１とを有する本発明によるミキサーを、分解組立図として示す。
図１２ａ及び１２ｂは、入口部１を有する別の混合要素１３を示す。図１２ａでは、円板状又は漏斗状のカラー１５が、入口部１で成分の排出方向において補償チャネル４を覆っており、その結果、成分が、入口部１から中央の入口開口１３ｂ（図１３ａ参照）を通って中央を混合要素１３内へ流入することが、明らかに認識され得る。
入口部１から混合要素１３への移行は、図１３ａ及び１３ｂからも明らかである。
図１４は、ミキサーの図３ａ及び３ｂによる第２の入口部１の複数の平面図、並びに、この順序で増大する異なる時刻ｔ１、ｔ２及びｔ３における成分Ａ及びＢを示す。本発明による補償チャネル４によって、成分Ａの先駆流が補償され、その結果、両成分Ａ及びＢはほぼ同時に混合スペース内に流入する（右下）。
図１５には、上部に、混合スペース（ミキサー入口）への入口チャネル７ａを有する（右上）及びこれを有さない（左上）第３の入口部の平面図が示されている。図１５の中央には、左側に成分Ａの先駆流が示されており（時刻ｔ１）、右側に混合スペース内への中央の入口チャネル７ａ（時刻ｔ２）に流入する直前の成分Ａ及びＢの位置が示されている。認識され得るように、成分Ａの先駆流は成分Ｂの流入によって停止され、その結果、本発明は、先駆流の容積に関する自己調節を可能とし、更に、成分Ａが先駆流を形成する（図示されているように）か、成分Ｂが先駆流を形成する（図示されていない）かにかかわらず、補償を達成する。ミキサー内への流入（図１５の下部）（時刻ｔ３）の際、成分Ａ及びＢは、ここで意図された１：１の混合比で存在する。
図１６ａ及び１６ｂは、混合要素１３内の滞留チャンバー１４を示す。特に詳細図（図１６ｂ）に見られるように、滞留チャンバー１４は、混合要素１３の中心点を通る線上に又は直径方向において、対向している。
第７の実施形態（図１７ａ～１７ｃ）及び第８の実施形態（図１８ａ～１８ｃ）による入口部１は、１：１から逸脱する成分の混合比に対して最適化されている。好ましくは、混合比は１：１０である。
このケースでは、通常、１０倍の過剰率で存在する成分の先駆流が想定され得る。なぜなら、当該成分は、過少に存在する成分と比較して相応して大きな容積を有し、その結果、例えば充填プロセスにおける比率の変動、及びしたがって補償されるべき先駆流が、実際のところ排他的に、過剰に存在する成分のために重要となるからである。
図１７ａ～１７ｃは、第７の入口部１を示しており、過少に存在する成分は、入口開口２ａを通って入口部１に流入することができ、過剰に存在する成分は、入口開口２ｂを通って入口部１に流入することができる。
第７の入口部１の補償チャネル４、流れ壁５及び偏向壁９の構成は、図４ａ～４ｅに示された第３の入口部１に匹敵するので、上記の対応する説明を参照されたい。
更に、第７の入口部１は、材料吐出方向に配置された偏向プレート２０を含み、当該偏向プレートは、その径方向外側の領域において入口開口２ａを少なくとも部分的に覆い、その結果、入口開口部２ａを通って流入する成分は、中央に配置された開口の方向に、混合スペース７（図示されていない）に向かって偏向される（図１７ｃ）。これは、入口開口２ａを通って流入する過少に存在する成分が、更なる吐出プロセスにおいて、もはや成分のうちの一方によって貫流されず、したがって、もはや混合スペース内に達しない、入口部１の領域に流入することを防止する。その結果、偏向プレート２０は、入口部１の領域において、過少に存在する成分の損失を防止する。上述したように、偏向プレート２０に関連する利点は、混合要素１３のカラー１５によっても達成することができる。
図１８ａ～１８ｃには、入口部１の第８の実施形態が示されている。流れ壁５は、ここでは連続しており、中央において、入口開口２ａと２ｂとの間の接続軸に沿って位置するウェブ１９と接続されている。入口開口２ａは、流れ方向付与部２２によって囲まれており、その結果、入口チャネル７ａは、混合スペース７（図示されていない）への中央開口の方向を向いている。径方向外側には、先駆流を受容することができる補償チャネル４が設けられている。この実施形態は、補償チャネル４の大きな内部容積を有するので、この実施形態は、大きな容積のフローに特に適している。
図１９ａ～２４ｃは、滞留チャンバー１４を有する混合要素１３の別の実施形態を示す。混合されるべき成分は、カラー１５の中央に設けられた入口開口１３ｂを通って入口部１（図示されていない）から流入することができる。
図１９ａ～１９ｃは、第３の実施形態による混合要素１３を示す。図１９ｂの長手方向図から、材料吐出方向で見た、混合要素１３の第１の部分における滞留チャンバー１４の配置が認識され得る。更に、切断面ＡーＡが示されており、対応する縦断面図が図１９ｃに示されている。
成分が入口開口１３ｂを通って流入する際、当該成分は中央壁２３において分割され、一部は滞留チャンバー１４内に、一部は流過チャンバー２４内に、それぞれ流れる。流過チャンバー２４から、成分は、貫流開口２５を通って混合要素１３のチャンバーに流れ、当該チャンバーの材料吐出方向における長さは、横断壁２６によって規定される。
ここに示された第３の実施形態において、貫流開口２５の断面は、流過チャンバー２４の断面よりも小さい。その際、成分の吐出の際の圧力降下に対して決定的であるのは、より小さな断面、即ちここでは貫流開口２５の断面である。この場合、比較的高い吐出圧力が生じる可能性があり、吐出圧力は、混合要素１３の具体的な構成及び成分の具体的な粘度によっても影響を受ける。
図２０ａ～２０ｃには、第４の混合要素１３が、斜視図、側面図、及び、切断面ＢーＢに沿った縦断面図で示されている。図２０ａ～２０ｃに示された例と比較して、混合要素１３は、材料吐出方向に位置する端部において短縮されている。これにより吐出圧力が低下するので、この実施形態は、比較的高い粘度を有する成分に好適である。
図２１ａ～２１ｃは、第５の実施形態における混合要素１３を示す。図２０ａ～２０ｃによる第３の実施形態と比較して、ここでは、混合要素の開放された側における抜き勾配（Entformungsschrage）が拡大された。抜き勾配は、特に０.１°～２°、好ましくは０.１°～１°、特に有利には０.５°±０.１°の角度範囲を示す。
図２２ａ～２２ｃには、滞留チャンバー１４及び流過チャンバー２４の領域において拡張された第６の混合要素が示されている。それにより、流過断面が全体としてこの領域で増大するので、成分が吐出される際の圧力が低下する。したがって、この実施形態は、特に高粘度の成分に有利である。
第７の混合要素１３が、図２３ａ～２３ｃに示されている。ここでは、前述した実施形態と比較して、貫流開口２５が拡大されるように、滞留チャンバー１４が縮小されている。ここで、流過チャンバー２４と貫流開口２５の流過断面は同じ大きさである。これもやはり、吐出圧力が他の実施形態と比較して低下することにつながる。しかしながら、滞留チャンバー１４は縮小されたので、この実施形態は、比較的大きな補償チャネル４又は滞留スペース２１を備える入口部１との組み合わせにおいて、特に適している。
図２４ａ～２４ｃは、第８の混合要素を示している。ここでは、材料流出方向において流過チャンバー２４を閉鎖する横断壁に、横断壁開口２７追加された。これにより、成分の一部が、貫流開口２５を通過する必要なく、横断壁開口２７を通って隣接する混合スペース内に直に流れることが可能となる。それにより、成分の吐出圧力は、その一部が貫流開口２５を通って流れるためにその流れ方向を変える必要がないため、低下する。
１ 入口部
２，２ａ，２ｂ 入口開口
３ ガイド突起
４ 補償チャネル
５ 流れ壁
６Ａ 成分Ａの流れ方向
６Ｂ 成分Ｂの流れ方向
７ 混合スペースへの開口
７ａ 入口チャネル
８ 窪み
９ 偏向壁
１０ 円形の構造
１１ 隔壁
１２ カバー要素
１２ａ 中央開口
１２ｂ 半円形のチャネル
１３ 混合要素
１３ａ ミキサーハウジング
１３ｂ 入口開口
１４ 滞留チャンバー
１５ 円板状又は漏斗状のカラー
１６ 螺旋ミキサー
１７ ミキサー接続部
１８ 既知の入口部
１９ ウェブ
２０ 偏向プレート
２１ 滞留スペース
２２ 流れ方向付与部
２３ 中央壁
２４ 流過チャンバー
２５ 貫流開口
２６ 横断壁
２７ 横断壁開口

Claims (18)

  1. ミキサーであって、混合スペースを包囲するミキサーハウジング（１３ａ）と、混合されるべき成分（Ａ、Ｂ）のための少なくとも２つの入口開口（２、２ａ、２ｂ）を備えると共に前記ミキサーハウジング（１３ａ）と接続可能な入口部（１）と、少なくとも部分的に前記混合スペース内に延びる混合要素（１３）と、を有し、
    前記入口開口（２、２ａ、２ｂ）の各々は、少なくとも１つの入口チャネル（７ａ）を介して前記混合スペースと流体連通しており、
    前記入口部（１）には、前記入口開口（２、２ａ、２ｂ）を互いに接続すると共に、外側の閉じたリングと、対称的に配置された開口を有する内側のリングとによって形成された、少なくとも１つの径方向に開放された補償チャネル（４）が付加的に形成されており、前記補償チャネル（４）は、前記入口開口（２、２ａ、２ｂ）の中心点を通過する鏡面を備え、各入口開口（２、２ａ、２ｂ）には流れ壁（５）が設けられており、各流れ壁（５）は、凹状に又は凸状に成形されていると共に、割り当てられた入口開口（２、２ａ、２ｂ）の周縁に沿って設けられている、
    ことを特徴とするミキサー。
  2. 前記入口部（１）には、それぞれ前記入口開口（２、２ａ、２ｂ）を互いに接続する２つの補償チャネル（４）が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のミキサー。
  3. 前記入口チャネルは、前記混合されるべき成分が互いに分離された状態で前記混合スペース内に導かれるように構成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のミキサー。
  4. ２つの入口開口（２、２ａ、２ｂ）が、前記入口部（１）において互いに直径方向に対向して配置されており、前記入口チャネル（７ａ）は、前記入口開口（２、２ａ、２ｂ）を接続する対角線に沿って延びていると共に、前記対角線に対して横方向に延びる隔壁（１１）によって互いに分離されている、ことを特徴とする請求項３に記載のミキサー。
  5. 前記入口チャネル（７ａ）は、前記混合されるべき成分が互いに少なくとも部分的に覆われた状態で前記混合スペース内に導かれるように構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載のミキサー。
  6. 前記入口チャネル（７ａ）は、前記混合されるべき成分が一緒に前記混合スペース内に導かれるよう、互いに流体連通している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のミキサー。
  7. 前記少なくとも１つの補償チャネル（４）は、前記入口開口（２、２ａ、２ｂ）の間で、実質的に円弧状に延びている、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のミキサー。
  8. 前記少なくとも１つの補償チャネル（４）は、径方向において前記入口チャネル（７ａ）の外側を延びている、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のミキサー。
  9. 前記少なくとも１つの補償チャネル（４）及び前記入口チャネル（７ａ）は、少なくとも部分的に前記ミキサーハウジング（１３ａ）によって閉鎖された前記入口部（１）における窪み又は溝として形成されている、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のミキサー。
  10. 前記入口部及び前記ミキサーハウジング（１３ａ）は、前記入口開口（２、２ａ、２ｂ）からの前記混合されるべき成分が、前記ミキサーハウジングの長手軸に対して平行に延びる流れ方向から、前記ミキサーハウジング（１３ａ）の長手軸に対して横方向の流れ方向へ、９０°だけ偏向されるように構成され、互いに適合されている、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のミキサー。
  11. 前記少なくとも１つの流れ壁（５）は、前記ミキサーハウジング（１３ａ）又は前記混合要素（１３）の円板状又は漏斗状のカラー（１５）で密封された態様で終端している、ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載のミキサー。
  12. 前記入口部（１）は、径方向外側へ前記補償チャネル（４）及び／又は前記入口チャネル（７ａ）に向かって延びる滞留スペース（２１）を備える、ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載のミキサー。
  13. 前記入口開口（２ａ、２ｂ）のうち少なくとも１つには、対応する前記入口開口（２、２ａ、２ｂ）を少なくとも部分的に覆う及び／又は横方向において境界付ける偏向プレート（２０）及び／又は流れ方向付与部（２２）が割り当てられている、ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載のミキサー。
  14. 前記混合要素（１３）には、先駆流を受容するための少なくとも１つの滞留チャンバー（１４）が設けられており、前記滞留チャンバー（１４）は、ただ１つの入口開口を備えているものの、その他に残りのチャンバーとは流体連通していない、請求項１～１３のいずれか１項に記載のミキサー。
  15. 前記混合要素（１３）は、前記滞留チャンバー（１４）に隣接する少なくとも１つの流過チャンバー（２４）を備え、前記流過チャンバー（２４）は貫流開口（２５）を介して前記混合スペースと流体連通している、ことを特徴とする請求項１４に記載のミキサー。
  16. 前記少なくとも１つの流過チャンバー（２４）の材料吐出方向に対して垂直な断面は、前記貫流開口（２５）の前記材料吐出方向に対して垂直な断面の８０％～１２０％である、ことを特徴とする請求項１５に記載のミキサー。
  17. 前記少なくとも１つの流過チャンバー（２４）は、前記材料吐出方向において横断壁（２６）によって画定され、前記横断壁（２６）は横断壁開口（２７）を備える、ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のミキサー。
  18. 前記混合要素（１３）の材料吐出方向に対して垂直な断面は、前記滞留チャンバー（１４）及び／又は前記流過チャンバー（２４）のセクションにおいて、後続するセクションにおける前記混合要素（１３）の材料吐出方向に対して垂直な断面の１０５％～１５０%である、ことを特徴とする請求項１４～１７のいずれか１項に記載のミキサー。
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