Изобретение относится к динамическому смесителю, предназначенному для смешивания компонентов в разных или в равных количествах по объему, и может использоваться для производства зуботехнических слепочных материалов. Смеситель содержит кожух ротора с крышкой, в котором расположен смесительный ротор. На крышке расположены впуски для компонентов. Впуск для первого компонента с большим количеством по объему ведет в предкамеру, которая сообщается со следующей смесительной камерой. Смесительный ротор включает в себя распределительный элемент, расположенный в предкамере и предназначенный для распределения первого компонента вокруг оси вращения смесительного ротора. Впуск для второго компонента с меньшим количеством по объему ведет к, по меньшей мере, одному впускному отверстию, расположенному в зоне канала, ведущего в смесительную камеру поперечно к оси вращения. Технический результат состоит в возможности получения правильного соотношения компонентов смеси с самого начала, а также получения оптимальной и свободной от пузырьков смеси при более низком давлении подачи, более низком крутящем моменте и при меньшем увеличении температуры. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.
Настоящее изобретение относится к динамическому смесителю, содержащему кожух ротора, в котором расположен смесительный ротор и который закрыт с входной стороны крышкой, на которой расположены впуски для компонентов.
В частности, при смешивании компонентов в различных количествах по объему, когда они используются, например, для образования зуботехнических оттискных (слепочных) материалов, возникает проблема, связанная с тем, что два компонента должны быть смешаны при правильном соотношении компонентов смеси уже в начале процесса смешивания. Если не будут приняты определенные меры, компонент, объемное содержание которого меньше, например катализатор, будет отсутствовать или не присутствовать в достаточном количестве в начале пастообразной ленты, выпускаемой из смесителя. Результатом этого является неудовлетворительное качество смешивания, так что, например, не будет гарантироваться способность к затвердеванию слепочного компаунда. Другим недостатком имеющихся в настоящее время смесителей является включение воздушных пузырьков, которые влияют на качество оттиска.
В документе ЕР-А2-1402940 раскрыт динамический смеситель, имеющий обходной канал, предназначенный для замедления ввода компонента с большим количеством по объему, в смесительную камеру. Недостатком данной меры является то, что требуется высокое давление для подачи данного компонента в смесительную камеру по обходному каналу, в особенности в том случае, если он является высоковязким.
С учетом предпосылок, обусловленных данным предшествующим уровнем техники, цель настоящего изобретения состоит в разработке динамического смесителя, обеспечивающего простым образом и без дополнительных потерь давления то, что оба компонента будут смешаны в надлежащем соотношении без сдерживания одного из компонентов и что предотвращаются воздушные пузыри.
Динамический смеситель, позволяющий достичь данной цели, определен в пункте 1 формулы изобретения. В дополнительных пунктах формулы изобретения, более точно в пункте 2 формулы изобретения, определены предпочтительные варианты осуществления.
Изобретение будет разъяснено более подробно ниже со ссылкой на чертежи приведенных в качестве примера вариантов осуществления.
Фиг.1 показывает боковой вертикальный и частичный разрез первого приведенного в качестве примера варианта осуществления смесителя в соответствии с изобретением, который прикреплен к картриджу посредством запорного кольца;
фиг.1А показывает сечение по линии IA-IA на фиг.1 без запорного кольца;
фиг.1В показывает сечение по линии IB-IB на фиг.1 без запорного кольца;
фиг.1С показывает сечение по линии IC-IC на фиг.1 без запорного кольца;
фиг.1D показывает сечение по линии ID-ID на фиг.1 без запорного кольца;
фиг.1Е показывает сечение по линии IE-IE на фиг.1 без запорного кольца;
фиг.2 показывает вид в перспективе смесительного ротора по фиг.1;
фиг.2А показывает сечение лопасти 15 смесителя по линии IA-IA на фиг.1D;
фиг.2В показывает сечение лопасти 16 смесителя по линии IB-IB на фиг.1D;
фиг.3 показывает вид сбоку с частичным разрезом смесительного ротора по фиг.2;
фиг.4 показывает выполненное по линии IV-IV на фиг.5 сечение кожуха ротора по фиг.1;
фиг.5 показывает кожух ротора по фиг.4, если смотреть с входной стороны;
фиг.6 показывает вид в перспективе кожуха ротора по фиг.4;
фиг.7 показывает крышку кожуха ротора по фиг.6, если смотреть с выходной стороны;
фиг.8 показывает сечение по линии VIII-VIII на фиг.7;
фиг.9 показывает вид в перспективе крышки кожуха ротора по фиг.7;
фиг.10 показывает вид в перспективе второго приведенного в качестве примера варианта осуществления смесительного ротора;
фиг.11 показывает вид сбоку с частичным разрезом смесительного ротора по фиг.10;
фиг.12 показывает вид сбоку с частичным разрезом собранного смесителя, включающего в себя смесительный ротор по фиг.11;
фиг.12А показывает сечение по линии XIIA-XIIA на фиг.12;
фиг.12В показывает сечение по линии XIIB-XIIB на фиг.12;
фиг.12С показывает сечение по линии XIIC-XIIC на фиг.12;
фиг.12D показывает сечение по линии XIID-XIID на фиг.12.
Фиг.1 показывает динамический смеситель, который соединен с бóльшим выпуском 1 и меньшим выпуском 2 двойного картриджа 3 и закреплен посредством запорного кольца 4 и который служит для смешивания двух компонентов в различных количествах по объему. Далее компонент с большим количеством по объему будет обозначен как компонент А, и компонент с меньшим количеством по объему будет обозначен как компонент В.
Смеситель включает в себя смесительный ротор 10, кожух 20 ротора и крышку 30 кожуха ротора. Для приведения смесительного ротора 10 во вращение он с входной стороны присоединен к поводковому выступу 5 приводного вала 6 смесителя.
Как видно на фиг.2 и 3, входной конец смесительного ротора 10 содержит втулочную часть 12 для поводкового выступа, имеющую отверстие для сцепления с поводковым выступом 5.
Втулочная часть 12 для поводкового выступа имеет распределительный элемент 13, расположенный с ее входной стороны, а также дискообразную часть 14 и смешивающие лопасти, обозначенные соответственно 15 и 16, расположенные на следующей роторной части 11.
Распределительный элемент 13 имеет продольное сечение, которое имеет криволинейную форму, вогнутую по направлению к роторной части 11. Концевая часть 18 распределительного элемента 13, обращенная к дискообразной части 14, имеет круглый ободок, также показанный на фиг.1В. При собранном состоянии смесителя данный ободок находится на некотором расстоянии от стенки кожуха 25 ротора, так что в результате образуется зазор между ободком концевой части 18 и стенкой кожуха 25 ротора, при этом данный зазор образует канал 19.
Как видно на фиг.1С, дискообразная часть 14 имеет каналы 20 в виде пазов, проходящих от роторной части 11 до края дискообразной части 14. В альтернативных вариантах могут быть предусмотрены разные каналы и их формы.
Смешивающие лопасти 15, 16 расположены на роторной части 11 в нескольких плоскостях. Форма смешивающих лопастей 15, 16 предназначена для обеспечения подходящих параметров потока, то есть она выбрана такой, чтобы компоненты не отделялись от лопастей во время операции смешивания, в результате чего избегают включения нежелательных воздушных пузырьков. На каждом уровне роторной части 11 попеременно расположены смешивающие лопасти 15, имеющие по существу ромбовидное сечение, см. фиг.2А, и смешивающие лопасти 16, также имеющие по существу ромбовидное сечение (см. фиг.2В). На фиг.1 направление вращения смесительного ротора показано стрелкой, а на фиг.2А и 2В направление вращения обозначено DR.
На фиг.1 и на поперечном сечении 1D, выполненном поперечно к оси вращения смесительного ротора 10, смешивающая лопасть 16 имеет прямоугольную форму, в то время как смешивающая лопасть 15 изогнута в форме крюка на ее стороне 15а, обращенной в сторону против направления вращения. В предпочтительном варианте осуществления концевые участки всех смешивающих лопастей изогнуты и выполнены крючкообразными с их сторон, обращенных в сторону против направления вращения.
Смесительный ротор 10 заключен в кожух 25 ротора, закрытый крышкой 45 кожуха ротора, которая проиллюстрирована на фиг.4-6. Кожух 25 ротора содержит дискообразную часть 26 кожуха, в которую входит крышка 45 кожуха ротора, а также цилиндрическую часть 27 кожуха, в которую входит роторная часть 11 со смешивающими лопастями 15 и 16. На нижней поверхности 28 дискообразной части 26 кожуха расположен отклоняющий элемент 29, верхняя сторона 30 которого выполнена наклонной и образует часть впускного канала 50 для компонента А и передняя сторона 31 которого образует часть предкамеры 32, смотри фиг.1.
Дискообразная часть 26 кожуха дополнительно содержит канавки 33 для образования защелочного соединения с крышкой 45 кожуха ротора и опорную поверхность 34 для запорного кольца 4. Цилиндрическая часть 27 кожуха имеет уступ 35, на котором дискообразная часть 14 смесительного ротора 10 установлена с возможностью вращения, в результате чего цилиндрическая часть 27 кожуха будет разделена на смесительную камеру 36 и камеру 37 последующего смешивания. Конец цилиндрической части 27 кожуха образует выпускной канал 38 смесителя.
Фиг.7-9 показывают крышку 45 кожуха ротора, включающую в себя опорную поверхность 46 для ротора, предназначенную для приема втулочной части 12 для поводкового выступа, а также два впуска 47 и 48, предназначенные соответственно для компонента А и В. Для обеспечения герметичного уплотнения втулочной части 12 для поводкового выступа крышка 45 кожуха ротора содержит уплотняющую кромку 49.
Впуск 47 для компонента А имеет бóльшее поперечное сечение, чем впуск 48 для компонента В, и ведет через канал 50 в предкамеру 32, которая частично ограничена стенкой 51 и образована посредством углубления 47А, образованного в нижней пластине крышки 45 кожуха ротора. Меньший впуск 48 ведет в зону канала 19 на конце предкамеры 32 через уступ 52 и по существу цилиндрического впускного канала 53 и впускного отверстия 54. «В зоне канала» означает то, что впуск может быть расположен или перед каналом, или после канала, или напротив канала, в зависимости от объемного соотношения компонентов и конструкции распределительного элемента.
Обод крышки 45 кожуха ротора выполнен с канавками 33 для образования защелочного соединения с канавками 33 кожуха 25 ротора. Крышка 45 кожуха ротора дополнительно содержит механическое индексирующее средство, например, в виде индексирующего выступа 56, направленного к впускам 47 и 48 и входящего в соответствующее углубление в картридже 3, в результате чего обеспечивается возможность присоединения смесителя к картриджу 3 только в определенном ориентированном положении, смотри сечение 1Е.
При присоединенном состоянии смесителя в соответствии с фиг.1 бóльший выпуск 1 картриджа 3 насажен на бóльший впуск 47 смесителя, в то время как выпуск 2 введен в меньший выпуск 48 до уступа 52, смотри фиг.8.
Отклоняющий элемент 29, показанный на фиг.6, расположен на конце впускного канала 50 так, что его верхняя сторона 30 образует часть впускного канала 50, который ведет в предкамеру 32 по существу в радиальном направлении относительно оси вращения. Распределительный элемент 13 расположен в предкамере 32, при этом последняя ограничена передней стороной 31 отклоняющего элемента 29 и круглой стенкой 51 крышки 45, показанной на фиг.7. Впускное отверстие 54 впускного канала 53 ведет в предкамеру 32, при этом оно проходит по существу в радиальном направлении.
На операции смешивания в смесителе в соответствии с фиг.1 компонент А выдавливается по впускному каналу 50 в предкамеру 32, при этом обеспечивается направление его вокруг оси вращения и распределение по всему поперечному сечению посредством вращающегося распределительного элемента 13, и подача по каналу, то есть кольцевому зазору 19, в смесительную камеру 36 в виде тонкого, непрерывного слоя на всей окружной периферии. Компонент В подается в радиальном направлении через впускное отверстие 54 на вращающуюся концевую часть 18 распределительного элемента 13 и в результате существующего режима потока и условий сдвига правильно распределяется по окружной периферии концевой части 18 и предварительно смешивается с компонентом А.
Благодаря наличию предкамеры 32 перемещение компонента А временно замедляется относительно компонента В, так что компонент А достигает смесительной камеры 36 немного позже, чем компонент В, а не перед компонентом В. Таким образом, гарантируется то, что первая часть смеси также будет соответствовать заданному соотношению компонентов в смеси. Приводимый во вращение распределительный элемент 13 обеспечивает возможность «безвоздушного» заполнения предкамеры 32 компонентом А, а также динамическое распределение компонента А, что, в отличие от смесителя, имеющего стационарный обходной канал, обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что сопротивление потоку остается небольшим. Кроме того, геометрические характеристики впускного канала 50, ведущего от впуска 47 в предкамеру 32 кратчайшим возможным путем, также позволяют избежать увеличения сопротивления потоку, так что требуемое давление подачи в картридже 3 и нагрузки, действующие на выдачное устройство, будут в целом небольшими.
Когда два предварительно смешанных компонента достигнут смесительной камеры 36, они по существу направляются в радиальном направлении от периферии к центру, при этом в результате возникает дополнительный эффект перемешивания вследствие существующих режима потока и условий сдвига. После ее прохода через дискообразную часть 14 с пазами смесь заполняет камеру 37 последующего смешивания по всему ее поперечному сечению и подвергается другому процессу сдвига и смещения. Выбранная форма смешивающих лопастей 15 и 16 позволяет избежать вовлечение воздуха и тем самым предотвращает образование пузырьков в смеси. После прохода через камеру последующего смешивания смешанная композиция в конце выпускается по выпуску 38 смесителя.
Фиг.10 и 11 показывают другой вариант осуществления смесительного ротора 60, который представляет собой часть смесителя, проиллюстрированного на фиг.12. Компоненты, которые эквиваленты компонентам смесителя согласно фиг.1, обозначены теми же ссылочными позициями. Требуемое давление подачи дополнительно уменьшено посредством транспортирующих лопастей 17, предусмотренных на распределительном элементе 63 в предкамере 32.
Как видно в сечении по фиг.12А, концевая часть 68 распределительного элемента 63 имеет овальную форму, так что в результате образуется канал 69 в виде двух вращающихся зазоров между концевой частью 68 и стенкой кожуха 25 ротора.
Фиг.12В показывает конец канала 53, ведущего к краю концевой части 68 распределительного элемента 63 в предкамере 32 посредством впускного отверстия 54.
Концевая часть 68 распределительного элемента 63 посредством двух боковых выступов 65 соединена с дискообразной частью 64, имеющей проходное отверстие 70 в виде паза, смотри фиг.10 и 12С. Проходное отверстие 70 проходит от края дискообразной части 64 через ее центр до зоны рядом с ее противоположным краем, смотри фиг.12С.
Как дополнительно показано на фиг.11, у края проходного отверстия дискообразной части дискообразная часть 64 соединена с роторной частью 61 таким образом, что в результате образуется преимущественно центральный канал 71, ведущий из смесительной камеры 36 в камеру 37 последующего смешивания.
Смешивающие лопасти 15 и 16, расположенные в нескольких плоскостях на роторной части 61, выполнены с конструкцией для обеспечения подходящих параметров потока с тем, чтобы избежать вовлечения воздушных пузырьков, смотри фиг.1D и 12D.
На операции смешивания в смесителе в соответствии с фиг.12 компонент А выдавливается по впускному каналу 50 в предкамеру 32, при этом обеспечивается направление его вокруг оси вращения и распределение по всему поперечному сечению посредством вращающегося распределительного элемента 63, и подача по вращающимся каналам 69 в смесительную камеру 36 в виде тонкого, непрерывного слоя. Компонент В вводится в предкамеру 32 в радиальном направлении и предварительно смешивается с компонентом А. На выходной стороне смесительной камеры 36 компоненты дополнительно смешиваются в соединение в проходном отверстии 70 и в центральном канале 71 и впоследствии достигают камеры 37 последующего смешивания, где они подвергаются последующему смешиванию и в конце концов выпускаются.
В смесителе согласно фиг.1 и 12 отверстие 54 для впуска в предкамеру 32 расположено в зоне соответственно канала 19 или 69. Можно выполнить более одного впускного отверстия 54 для обеспечения возможности ввода компонента В в нескольких местах. Кроме того, существует возможность размещения впускного отверстия 54 после канала, обозначенного соответственно 19 или 69, например, таким образом, что впускной канал 53 будет заканчиваться в смесительной камере 36.
Оптимизированная конструкция для выполнения операции смешивания и центральное расположение различных смесительных элементов создают возможность обеспечения меньшей потери давления и уменьшенного крутящего момента на валу привода смесителя. Уменьшенное трение в среде обеспечивает уменьшение энергопотребления, в результате чего обеспечивается меньшее повышение температуры смешанного материала.
Представленные конструкции в соответствии с фиг.1 и 12 были описаны для случая, когда объемы двух компонентов отличаются друг от друга, и при этом компонент с меньшим количеством по объему, следовательно, подается в предкамеру в зоне канала для обеспечения максимального предварительного смешивания. Тем не менее конструкция динамического смесителя обеспечивает такие же преимущества, когда оба компонента имеют одинаковый объем. В данном случае два компонента симметрично подаются в предкамеру в ее верхней зоне для распределения их и предварительного смешивания в ней посредством распределительного элемента и для того, чтобы они достигли смесительной камеры посредством канала.
В варианте осуществления с равными количествами по объему впуски и выпуски соответственно по существу идентичны, и впуски выполнены с возможностью вставки их в выпуски, но возможны также другие варианты, в которых выпуски выполнены с возможностью их вставки во впуски.
Кроме того, с компонентом с бóльшим количеством по объему может быть смешано более одного единственного дополнительного компонента с меньшим количеством по объему. В данном случае необходим другой впуск, а также другой канал, имеющий впускное отверстие рядом с каналом. Показанные и раскрытые отличительные признаки могут быть объединены друг с другом так, как желательно.
1. Динамический смеситель, содержащий кожух (25) ротора, в котором расположен смесительный ротор и который закрыт с входной стороны крышкой (45), на которой расположены впуски для компонентов, отличающийся тем, что впуски (47, 48) для компонентов ведут в предкамеру (32), которая сообщается со следующей смесительной камерой (36, 37) посредством, по меньшей мере, одного канала (19, 69), и тем, что смесительный ротор (10, 60) включает в себя распределительный элемент (13, 63), расположенный в предкамере и предназначенный для распределения компонентов вокруг оси вращения смесительного ротора.
2. Динамический смеситель по п.1, предназначенный для смешивания компонентов в разных количествах по объему, отличающийся тем, что впуск (47) для первого компонента (А) с большим количеством по объему заканчивается в верхней зоне предкамеры (32), впуск (48) для второго компонента (В) с меньшим количеством по объему заканчивается в, по меньшей мере, одном впускном отверстии (54), находящемся в зоне канала (19, 69), ведущего в смесительную камеру (36), и распределительный элемент (13, 63) для распределения двух компонентов расположен вокруг оси вращения смесительного ротора.
3. Динамический смеситель по п.1, предназначенный для смешивания компонентов в одинаковых количествах по объему, отличающийся тем, что оба впуска (47, 48) для компонентов заканчиваются в верхней зоне предкамеры (32) и распределительный элемент (13, 63), предназначенный для распределения двух компонентов, расположен вокруг оси вращения смесительного ротора.
4. Смеситель по п.1, в котором канал (19, 69) образован зазором или множеством зазоров между окружной периферией (18, 68) распределительного элемента (13, 63) и стенкой (31, 51) кожуха (25) ротора и/или крышки (45) кожуха ротора.
5. Смеситель по п.1, в котором впускное отверстие (54) для второго компонента расположено так, что второй компонент подается, по существу, поперечно по отношению к оси вращения смесительного ротора (10, 60).
6. Смеситель по п.1, в котором смесительный ротор (10, 60) включает в себя дискообразную часть (14, 64), имеющую, по меньшей мере, одно проходное отверстие (20, 70), которое расположено после предкамеры (32), если смотреть в направлении потока компонентов.
7. Смеситель по п.6, в котором смесительная камера (36), по существу, образована стенкой кожуха (25) ротора, выходной стороной (18, 68) распределительного элемента (13, 63) и выходной стороной дискообразной части (14, 64) и в котором проходное(ые) отверстие(я) (20, 70) выполнено(ы) так, что компоненты во время их прохода через смесительную камеру, по существу, отклоняются по направлению к оси вращения.
8. Смеситель по п.6, в котором кожух (25) ротора имеет образующий сужение уступ (35), который служит в качестве опоры для дискообразной части (14, 64) и который изолирует смесительную камеру от следующей камеры (37) последующего смешивания на ее периферии.
9. Смеситель по п.1, в котором распределительный элемент (63) снабжен транспортирующими лопастями (17), расположенными на нем.
10. Смеситель по п.1, в котором смесительный ротор (10, 60) снабжен смешивающими лопастями (15, 16), расположенными в камере (37) последующего смешивания.
11. Смеситель по п.10, в котором смешивающие лопасти (15, 16) выполнены для обеспечения подходящих параметров потока и имеют, по существу, ромбовидное поперечное сечение, при этом две противоположные смешивающие лопасти в одной плоскости или все смешивающие лопасти имеют каплеобразный или крюкообразный конец с их сторон, обращенных в сторону против направления вращения.
12. Выдачной узел, включающий в себя двойной картридж или выдачное приспособление и динамический смеситель по одному из пп.1-11, при этом двойной картридж или выдачное приспособление имеет выпуски и впуски смесителя, диаметры которых различаются, причем больший выпуск выполнен с возможностью скольжения по большему впуску и меньший выпуск выполнен с возможностью вставки его в меньший впуск.
13. Выдачной узел, включающий в себя двойной картридж или выдачное приспособление и динамический смеситель по одному из пп.1-11, в котором крышка (45) кожуха ротора смесителя и картридж (3) или выдачное приспособление содержат соответствующие индексирующие средства (56) для обеспечения возможности присоединения смесителя только в одной определенной ориентации.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к динамическому смесителю для вязких компонентов и может использоваться, в частности, для смешивания стоматологических масс. Смеситель содержит ротор и корпус, который имеет передние впускные отверстия для компонентов и, по меньшей мере, одно заднее выпускное отверстие. Внутреннее пространство ротора содержит предварительную камеру и основную камеру, соединенные сужающимся переходным участком. Смеситель имеет, по меньшей мере, один отдельный канал в качестве прохода из предварительной камеры в основную камеру. Ширина отдельного канала проходит по части периметра переходного участка. Технический результат состоит в возможности точного регулирования концентрации подлежащих смешиванию компонентов при временных колебаниях их концентрации и достижении высокой степени гомогенизации. 19 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к динамическому смесителю, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Из WO 2005/041878 того же заявителя известен динамический смеситель для смешивания компонентов с различными объемными долями, в частности, для изготовления слепочной массы для зубных слепков. Во внутреннем пространстве корпуса смесителя расположена предварительная камера, внутри которой смесительный ротор имеет распределительное тело для распределения компонентов вокруг своей оси вращения с целью достижения за счет этого правильного соотношения смешивания и для предотвращения включений воздуха. Затем предварительно смешанные компоненты проходят для их полного смешивания, по меньшей мере, через одно проходное отверстие в основную камеру.
Цель разделения на две отдельные смесительные камеры состоит в том, что в предварительной камере уже достигается глобальная гомогенизация смеси компонентов, в то время как затем в основной камере происходит локальная гомогенизация. А именно, смешивание двух и более компонентов требует как на глобальном уровне равномерного точечного распределения компонентов по всему поперечному сечению потока, так и на локальном уровне возможно меньшего местного отклонения от средней концентрации. При этом распределительное тело хотя и обеспечивает увеличение поверхности распределения для компонентов, размер которой является существенным для предварительного смешивания компонентов на глобальном уровне, однако увеличение поверхности ограничено на основании принудительных условий вдоль оси ротора.
К этому добавляется в качестве важного фактора возможно длительное время пребывания внутри предварительной камеры в начале процесса смешивания, поскольку необходимо учитывать начальные колебания концентрации подаваемых компонентов, в частности, для компонента с меньшей объемной долей. За счет подходящего времени пребывания внутри предварительной камеры можно выравнивать начальные отклонения концентрации подаваемых компонентов и тем самым предотвращать брак выходящего первоначально из смесителя смешанного продукта. При этом в известном смесителе можно влиять на длительность пребывания внутри предварительной камеры лишь с помощью выбранного размера проходного отверстия.
В DE 100 15 133 С1 раскрыт другой динамический смеситель с расположенной в переднем участке камерой, выполненной в форме купола первой смесительной лопастью, которая имеет выполняющие функции проходов выемки и которая на своем наружном радиальном отрезке проходит вдоль проходящей в форме воронки внутренней стенки корпуса. В осевом направлении за ней расположена вторая смесительная лопасть с проходами так, что проходы одной смесительной лопасти закрываются не свободной частью другой смесительной лопасти. За счет этого достигается захват не захваченного первой смесительной лопастью материала с высокой вероятностью второй смесительной лопастью.
За счет такого расположения лопастей можно в зависимости от количества смесительных лопастей достигать высокой степени гомогенизации смеси. Однако слабо учитывается начальное отклонение концентрации подаваемых компонентов. А именно, на длительность пребывания подаваемых компонентов на каждой смесительной лопасти можно оказывать положительное влияние лишь с помощью возможно меньших размеров соответствующих выемок, поскольку плоская длина смесительной лопасти должна соответствовать или, соответственно, превосходить величину выемок другой смесительной лопасти. Это обеспечивает возможность лишь сравнительно небольшой длительности пребывания на соответствующих смесительных лопастях, так что едва ли можно выравнивать временные колебания концентрации. Кроме того, прежде всего за счет доли материала, который захватывается лишь одной из обеих смесительных лопастей, необходимо ожидать значительного ухудшения начального соотношения смешивания.
Исходя из этого, в основу изобретения положена задача такой модификации динамического смесителя указанного в начале вида, что при исключении указанных выше недостатков обеспечивается точное регулирование концентрации подаваемых компонентов также при временных колебаниях их концентрации при одновременно высокой степени гомогенизации на глобальном и локальном уровне, при этом должна быть минимизирована также его конструктивная длина за счет повышенной эффективности, по меньшей мере, на одну смесительную ступень.
Указанная задача решена с помощью динамического смесителя, согласно пункту 1 формулы изобретения. За счет окружного расположения (по периметру) отдельных пропускных каналов образуется, согласно изобретению, объемный поток между предварительной камерой и основной камерой лишь в этих локальных зонах. За счет этого происходит продленное пребывание компонентов в предварительной камере, так что выравниваются временные колебания концентрации подаваемых компонентов.
В предпочтительном варианте выполнения, согласно пункту 6 формулы изобретения, для предварительного смешивания на глобальном уровне перед отдельными каналами расположена, по меньшей мере, одна имеющая большую поверхность смесительная лопасть с проходными отверстиями. Таким образом обеспечивается, согласно изобретению, объемный поток между предварительной камерой и основной камерой лишь во время временного перекрытия поверхностей между вращающимися проходными отверстиями и отдельными каналами.
Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения заданы в других зависимых пунктах формулы изобретения.
Ниже приводится подробное пояснение изобретения на основании предпочтительного варианта выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, из которого следуют другие свойства и преимущества изобретения. Фигуры, описание и формула изобретения содержат многочисленные признаки в комбинации, которые специалист может рассматривать также по отдельности и объединять в целесообразные другие комбинации.
При этом на фигурах изображено:
фиг.1 - динамический смеситель, согласно изобретению, при этом корпус изображен в частичном осевом разрезе, вид сбоку;
фиг.2 - динамический смеситель, согласно фиг.1, вид спереди;
фиг.3 - динамический смеситель, вид спереди, согласно фиг.2, при этом удалена крышка корпуса;
фиг.4 - динамический смеситель, вид спереди, согласно фиг.3, при этом из корпуса удален ротор;
фиг.5 - динамический смеситель, согласно фиг.1-4, вид сзади;
фиг.6 - динамический смеситель, согласно фиг.1-5, в изометрической проекции; и
фиг.7 - динамический смеситель, согласно фиг.1-6, в разнесенной изометрической проекции.
Показанный на фиг.1-7 динамический смеситель 1 содержит корпус 2 с телом 3 корпуса, которое закрывается с герметизацией с передней стороны крышкой 4. Для этого крышка 4 имеет цилиндрическую наружную и внутреннюю стенки 6 и 7, расположенные в радиальном направлении на расстоянии друг от друга, между которыми входит имеющаяся на передней стороне в теле 3 корпуса цилиндрическая уплотнительная манжета 5. Вдоль периметра уплотнительной манжеты предусмотрены кольцеобразные выемки 8а, 8b, в которые входят с геометрическим замыканием соответствующие образованные вдоль внутренней стороны наружной стенки 6 крышки 4 выступы.
Имеющая форму кругового диска передняя стенка 9 крышки 4 имеет концентричное отверстие 10 для ротора, которое окружено с наружной стороны цилиндрическим гнездом 11 с несколько большим внутренним диаметром. Впускные отверстия 12, 13 выполнены с различными размерами, при этом впускное отверстие 12 с меньшим диаметром предусмотрено для подачи компонента с меньшей объемной долей при смешивании компонентов. Впускные отверстия 12, 13 окружены на наружной стороне крышки соответствующим цилиндрическим гнездом 14, 15 для патронов с соответствующими компонентами. Внутренний диаметр гнезда 14 имеет больший внутренний диаметр, чем небольшое впускное отверстие 12, в то время как большое впускное отверстие 13 и внутренний диаметр его гнезда 15 имеют одинаковую величину.
За проходящей в осевом направлении уплотнительной манжетой 5 примыкает в теле 3 корпуса сужающийся переходной участок 16. Ограниченное внутренними стенками крышки 4 и переходным участком 16 внутреннее пространство образует предварительную камеру 17, внутри которой происходит предварительное смешивание компонентов относительно глобальной гомогенизации смеси.
На своем заднем конце переходной участок 16 входит в проходящий в осевом направлении короткий цилиндрический участок 18 тела 3 корпуса. За коротким цилиндрическим участком 18 следует после резкого ступенчатого сужения длинный цилиндрический участок 19 с небольшим внутренним диаметром. На заднем конце длинного цилиндрического участка 19 после другого конического сужения 21 расположено цилиндрическое выпускное отверстие 20. Внутреннее пространство тела 3 корпуса, которое ограничено внутренней боковой кромкой 16а переходного участка 16, а также внутренними стенками короткого и длинного цилиндрического участка 18 и 19, соответствует основной камере 22 для смешивания компонентов на локальном уровне.
Вдоль внутренней стенки 16b переходного участка 16 образованы по периметру четыре отдельных углубления 23а-d. Углубления 23а-d проходят по своей длине радиально наклонно назад по существу по всему переходному участку, при этом они на своем переднем закрытом конце граничат с наружной боковой кромкой 16с переходного участка 16, а на своем заднем конце в зоне своей боковой кромки 16а открыты, так что они проходят из предварительной камеры 17 в основную камеру 22. Ширина углублений 23а-d проходит лишь по части окружности переходного участка 16. При этом соседние углубления 23а-d имеют в окружном направлении переходного участка 16 одинаковое расстояние между ними. За счет углублений создаются отдельные каналы 23а-d для предварительно смешанных компонентов, которые обеспечивают возможность перехода из предварительной камеры 17 в основную камеру 22. В наружной стенке корпуса имеются соответствующие углублениям 23а-d на внутренней стороне локальные выступы 24а-d.
Указанный корпус 2 имеет длину около 6 см и на своей передней стороне ширину около 4 см и состоит из отлитой под давлением пластмассы.
В корпусе 2 расположен ротор 30. Ротор 30 имеет ось 31 ротора, которая выступает через отверстие 10 для ротора и цилиндрическое гнездо 11 в передней стенке 9 крышки 4 и тем самым обеспечивает возможность соединения на своем переднем свободном конце с приводным валом смесителя.
В задней зоне предварительной камеры 17 расположена задняя смесительная лопасть 33 на оси 31 ротора. Внутренний участок 34 задней смесительной лопасти 33 имеет форму проходящего в радиальном направлении, плоского кругового диска, который расположен концентрично вокруг роторной оси 31. К наружной окружности внутреннего участка 34 лопасти примыкает наружный участок 35 лопасти, который содержит четыре лопатки 36а-d, которые имеют каждая по существу форму изогнутого сегмента кругового кольца. Лопатки 36а-d расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и, исходя из внутреннего участка 34 лопасти, наклонены вперед в радиальном направлении, так что наружный участок 35 лопасти на своей впускной стороне имеет направленную радиально внутрь впадину. За счет достигаемой тем самым тарельчатой формы задняя смесительная лопасть 33 служит в качестве временного приемного резервуара во время процесса регулирования концентрации и предварительного смешивания компонентов.
В центральной зоне каждой из лопаток 36а-d расположен соответствующий завихряющий элемент 37а-d в виде осевого имеющего форму цапфы выступа. Две боковые кромки 38а, b каждой из лопаток 36а-d скошены назад. За счет одинакового расстояния между соседними лопатками 36а-d в направлении периметра задней смесительной лопасти образованы четыре проходных отверстия 39а-d для компонентов.
Наружный контур образованной так задней смесительной лопасти 33 согласован с внутренней стенкой 16b переходного участка 16, при этом наклон и длина лопаток 36а-d по существу соответствуют наружному контуру внутренней стенки 16b переходного участка 16, и расположенный сзади короткий цилиндрический участок 18 по существу совпадает по своему поперечному сечению с внутренним участком 34 лопасти. За счет этого достигается уплотнение предварительной камеры 17 от основной камеры 22, так что пропускание компонентов происходит лишь через проходные отверстия 39а-d и расположенные сзади отдельные каналы 23а-d. При этом ширина проходных отверстий 39а-d и ширина отдельных каналов 23а-d имеют примерно одинаковый порядок величины, при этом переходные отверстия 39а-d предпочтительно несколько шире. Минимальное расстояние в осевом направлении между внутренней стенкой 16b переходного участка 16 и задней смесительной лопастью 33 предотвращает сильное трение друг с другом этих элементов при вращении оси 31 ротора и вызываемое ходкостью смесительной лопасти сбрасывание материала вдоль внутренней стенки.
Ротор 30 содержит внутри предварительной камеры 17 в осевом направлении перед задней смесительной лопастью 33 переднюю смесительную лопасть 40. Передняя смесительная лопасть 40 состоит по существу из четырех планкообразных смесительных лопастей 41а-d. Смесительные лопасти 41а-d проходят в радиальном направлении от оси 31 ротора с длиной, которая при рассматривании в радиальном направлении достигает наружной окружности расположенной за ними задней смесительной лопасти 33. При этом они граничат изнутри с внутренней стенкой 7 крышки 4, но не соприкасаются со стенкой. При этом смесительные лопасти 41а-d расположены каждая перед проходным отверстием 39а-d, так что их площадь проекции в осевом направлении выступает в соответствующее одно из проходных отверстий 39а-d. Ширина смесительных лопастей 41а-d меньше ширины проходных отверстий 39а-d, так что проходные отверстия 39а-d не перекрываются, как показано, в частности, на фиг.3 на виде спереди. Площадь поперечного сечения в осевом направлении смесительных лопастей 41а-d имеет форму трапеции, при этом проходящие в осевом направлении стороны соответствующей лопастной лопатки 41а-d выполнены с такой наклонной поверхностью, что она в направлении R вращения смесительной лопасти имеет подъем. При этом задняя сторона выполнена с меньшим подъемом и с большей поверхностью.
Внутри основной камеры 22 ротор 30 имеет пять других смесительных лопастей 42а-d, 43. В конце короткого цилиндрического участка 18 расположена смесительная лопасть 43, которая по сторонам и сзади граничит со ступенчатым сужением между коротким цилиндрическим участком 18 и длинным цилиндрическим участком 19, не соприкасаясь со стенкой. При этом смесительная лопасть 43 состоит из четырех по существу выполненных в своем радиальном поперечном сечении квадратных лопастных лопаток 44а-d, которые расположены каждая по периметру в зоне, в которой задняя смесительная лопасть 33 имеет в предварительной камере 17 проходные отверстия 39а-d. Однако лопастные лопатки 44а-d не выступают в радиальном направлении за наружный периметр внутреннего участка 34 задней смесительной лопасти 33. За счет окружного кольцеобразного выступа вдоль оси 31 ротора лопастные лопатки 44а-d соединены друг с другом в своем начальном участке.
В осевом направлении прохождения примыкающего длинного цилиндрического участка 19 предусмотрены четыре другие смесительные лопасти 42а-d, содержащие каждая четыре лопастные лопатки. Все лопастные лопатки смесительных лопастей 42а-d выполнены идентично и имеют в радиальном направлении по существу зазубренную форму, которая округлена на передней в направлении R вращения стороне. В осевом направлении они выполнены длиннее, чем лопатки 44а-d. Лопатки смесительных лопастей 42а-d граничат с внутренней стенкой длинного цилиндрического участка 18, но не соприкасаются со стенкой. При этом они выровнены по периметру относительно лопаток следующих смесительных лопастей 42а-d, при этом расположение происходит позади одной из лопаток 44а-d смесительной лопасти 43. Четыре проходящих в осевом направлении, удлиненных выступа оси 31 ротора проходят от задней стороны задней смесительной лопасти 33 через соответствующие лопатки 44а-d вплоть до соответствующих лопаток самой передней из лопаток 42а-d.
В процессе смешивания компонент с небольшой объемной долей продавливается через небольшое впускное отверстие 12, а компонент с более высокой объемной долей продавливается через большое впускное отверстие 13 в предварительную камеру 17. При прохождении передней смесительной лопасти 40 вызывается первое завихрение, в частности, компонента с меньшей объемной долей, после чего компоненты попадают на тарельчатую поверхность задней смесительной лопасти 33.
За счет ограниченной ширины отдельных каналов 23а-d, которые дополнительно к этому открыты лишь временно, а именно во время осевого перекрывания с проходными отверстиями 39а-d вращающейся задней смесительной лопасти 33, выход компонентов из предварительной камеры 17 в основную камеру 22 замедляется. За счет подходящего выбора числа и размера отдельных каналов 23а-d, а также проходных отверстий 39а-d обеспечивается возможность регулирования в широких пределах, почти произвольно, длительности пребывания компонентов на тарельчатой поверхности задней смесительной лопасти 33. За счет этого можно, например, достигать того, что в начале процесса смешивания предварительная камера должна быть сначала почти полностью заполнена подаваемыми компонентами, прежде чем компоненты попадут в основную камеру.
За счет выполнения с большой поверхностью задней смесительной лопасти 33 в этот промежуток времени регулируется с высокой точностью концентрация соответствующих компонентов смеси и одновременно выполняется предварительное смешивание для достижения тем самым глобальной гомогенизации смеси. Последнее улучшается, в частности, с помощью элементов 37а-d на лопастных лопатках 36а-d, которые вызывают завихрение компонентов, соответственно, предварительной смеси во время перемещения вдоль поверхности задней смесительной лопасти 33.
Одновременно срезающее действие передней смесительной лопасти 40 со скошенными осевыми боковыми кромками ее смесительных лопастей 41а-d способствует процессу смешивания. Поскольку поверхность их осевой проекции выступает в соответствующее одно проходное отверстие 39а-d задней смесительной лопасти 33, то предотвращается попадание подаваемых компонентов непосредственно в проходные отверстия 39а-d без попадания на наружный, соответственно, внутренний лопастной участок 35 или, соответственно, 34. Кроме того, имеющая большую поверхность задняя боковая кромка смесительных лопастей 41а-d обеспечивает перенаправление предварительно смешанной массы в направлении проходных отверстий 39а-d для подачи в отдельные каналы 23а-d.
Таким образом, уже в предварительной камере 17 достигается высокая степень глобальной гомогенизации смеси. За счет этого можно уменьшать количество смесительных лопастей 42а-d, 43 в основной камере 22 с получением, тем не менее, отличной степени глобальной и локальной гомогенизации смеси при выходе из выпускного отверстия 20. Это приводит к экономящему стоимость и конструктивное пространство выполнению смесителя 1, в частности, относительно его общей осевой длины.
Из описания предпочтительного примера выполнения для специалиста очевидны многочисленные модификации без выхода за объем защиты изобретения, который задается формулой изобретения.
Так, число отдельных каналов 23а-d не обязательно должно соответствовать числу проходных отверстий 39а-d для обеспечения желаемой длительности пребывания смеси в предварительной камере 17. Кроме того, переходной участок 16 может быть реализован не в виде интегральной части корпуса 2. Например, при этом может быть предусмотрен во внутреннем пространстве корпуса 2 сужающийся в дальнем направлении элемент.
Кроме того, отдельные каналы 23а-d и/или проходные отверстия 39а-d могут изменяться по своей ширине, в частности, иметь увеличивающуюся или уменьшающуюся ширину вдоль переходного участка 16 для регулирования тем самым желательного объемного потока из предварительной камеры 17 в основную камеру 22. Может изменяться также их глубина.
Кроме того, отдельные каналы 23а-d могут иметь наряду с их длиной в радиальном направлении к центру и направленной косо назад длиной также окружное наклонное положение вдоль переходного участка 16, так что объемный поток компонентов из предварительной камеры 17 в основную камеру 22 имеет наряду с центральной составляющей также окружные составляющие.
Кроме того, в компонент с более высокой объемной долей можно подмешивать более одного другого компонента с небольшой объемной долей. В этом случае необходим дополнительный вход в передней стенке 9 крышки 4. Кроме того, выполнение динамического смесителя 1 обеспечивает также преимущества, когда компоненты имеют одинаковое соотношение смешивания, при этом необходимо предусматривать одинаковые впускные отверстия 12, 13.
Конструктивная длина корпуса 2 смесителя может изменяться в зависимости от вида и количества подлежащих смешиванию компонентов и количества предусматриваемых смесительных ступеней. Например, в смесителе для изготовления слепочных масс для зубных слепков возможна общая длина между 3 см и 10 см.
Перечень позиций
1. Динамический смеситель
2. Корпус
3. Тело корпуса
4. Крышка
5. Уплотнительная манжета
6. Наружная стенка крышки
7. Внутренняя стенка крышки
8а, b. Выемки
9. Передняя стенка крышки
10. Отверстие для ротора
11. Цилиндрическое гнездо
12. Небольшое впускное отверстие
13. Большое впускное отверстие
14. Гнездо малого впускного отверстия
15. Гнездо большого впускного отверстия
16. Переходной участок
16а. Внутренняя боковая кромка переходного участка
16b. Внутренняя стенка переходного участка
16с. Наружная боковая кромка переходного участка
17. Предварительная камера
18. Короткий цилиндрический участок
19. Длинный цилиндрический участок
20. Выпускное отверстие
21. Сужение на стороне выпуска
22. Основная камера
23а-d. Отдельные каналы
24а-d. Выступы
30. Ротор
31. Ось ротора
32. Передний свободный конец ротора
33. Задняя смесительная лопасть
34. Внутренний участок лопасти
35. Наружный участок лопасти
36а-d. Лопатки
37а-d. Завихряющие элементы
38а, b. Боковая кромка лопастных лопаток
39а-d. Проходные отверстия
40. Передняя смесительная лопасть
41а-d. Лопатки
42а-d. Смесительные лопасти
43. Смесительная лопасть
44а-d. Лопатки
R. Направление вращения ротора.
1. Динамический смеситель для компонентов от низкой до высокой вязкости, в частности, для смешивания стоматологических масс, содержащий ротор (30) и корпус (2), который имеет передние впускные отверстия (12, 13) для компонентов и, по меньшей мере, одно заднее выпускное отверстие (20), и внутреннее пространство которого содержит предварительную камеру (17) и основную камеру (22), при этом предварительная камера (17) в дистально сужающемся переходном участке (16) входит в основную камеру (22), отличающийся тем, что в нем предусмотрен, по меньшей мере, один отдельный канал (23a-d) в качестве прохода из предварительной камеры (17) в основную камеру (22), при этом ширина отдельного канала (23a-d) проходит по части периметра переходного участка (16).
2. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что сужение проходит по существу конически.
3. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что в нем предусмотрены, по меньшей мере, два, предпочтительно четыре отдельных канала (23a-d).
4. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что соседние отдельные каналы (23a-d) имеют в направлении по периметру переходного участка (16) одинаковое расстояние друг от друга.
5. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что каждый отдельный канал (23a-d) образован углублением во внутренней стенке корпуса (2).
6. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что ротор (30) внутри предварительной камеры (17) имеет заднюю смесительную лопасть (33) с наружным участком (35) лопасти, который расположен в осевом направлении перед переходным участком (16), при этом в наружном участке (35) лопасти образовано, по меньшей мере, одно проходное отверстие (39a-d).
7. Динамический смеситель по п.6, отличающийся тем, что наружный участок (35) лопасти имеет со стороны впуска направленную радиально внутрь впадину.
8. Динамический смеситель по п.6, отличающийся тем, что наружный участок лопасти со стороны выпуска расположен вдоль внутренней стенки (16b) переходного участка (16) на минимальном, предотвращающем трение осевом расстоянии.
9. Динамический смеситель по п.6, отличающийся тем, что в нем предусмотрен концентричный внутренний участок (34) задней смесительной лопасти (33), при этом внутренний участок (34) лопасти со стороны впуска имеет проходящую в радиальном направлении по существу плоско поверхность.
10. Динамический смеситель по п.6, отличающийся тем, что количество проходных отверстий (39a-d) соответствует количеству отдельных каналов (23a-d).
11. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что ширина соответствующего проходного отверстия (39a-d) и/или расстояние по периметру между соседними проходными отверстиями (39а-d) по существу соответствует ширине отдельного канала (23a-d) и расстоянию между отдельными каналами (23a-d).
12. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что каждое сквозное отверстие (39a-d) проходит до наружного края наружного участка (35) лопасти.
13. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что длина каждого проходного отверстия (39a-d) проходит по существу в радиальном направлении по всему наружному участку (35) лопасти.
14. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что вдоль боковых ограничений проходного отверстия (39a-d) образована соответствующая наклонная кромка (38а, b) в наружном участке (35) лопасти.
15. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что на расположенной со стороны впуска поверхности наружного участка (35) лопасти расположены проходящие в осевом направлении завихряющие элементы (37a-d).
16. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что ротор (30) имеет внутри предварительной камеры (17) переднюю смесительную лопасть (40), по меньшей мере, с одной проходящей в радиальном направлении лопаткой (36а-d), площадь осевой проекции которой выступает в соответствующее проходное отверстие (39a-d) задней смесительной лопасти (33).
17. Динамический смеситель по п.16, отличающийся тем, что количество лопаток (36a-d) передней смесительной лопасти (40) соответствует количеству проходных отверстий задней смесительной лопасти (33).
18. Динамический смеситель по п.16, отличающийся тем, что проходящие в осевом направлении стороны каждой лопатки (36a-d) выполнены с такой наклонной поверхностью, что они имеют подъем в направлении (R) вращения смесительной лопасти.
19. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что ротор (30) внутри основной камеры (22) имеет несколько выровненных по периметру смесительных лопастей (42a-d) с отдельными лопатками.
20. Динамический смеситель по п.19, отличающийся тем, что ротор (30) внутри основной камеры (22) имеет перед выровненными по периметру смесительными лопастями (42a-d) смесительную лопасть (43) с большей радиальной поверхностью своих лопаток.
www.freepatent.ru
Динамический смеситель для нескольких текучих компонентов содержит корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе. Корпус имеет входное отверстие по меньшей мере для каждого компонента и по меньшей мере одно выходное отверстие, при этом между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом смесительный элемент. При этом смесительный элемент имеет крыльчатый элемент, который выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия к выходному отверстию, причем крыльчатый элемент имеет направляющую поверхность, которая имеет вогнутую кривизну относительно выходного отверстия и на стороне набегания потока дальше удалена от выходного отверстия, чем на стороне сбегания потока. Корпус имеет первую предварительную камеру и основную камеру, между которыми предусмотрена вторая предварительная камера, и причем текучие компоненты впервые сводятся в первой предварительной камере. Изобретение обеспечивает создание смесителя с короткой конструктивной длиной и минимально возможным расходом энергии для ротора. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к динамическому смесителю.
Из WO 2007/041878 А1 известен смеситель для смешивания компонентов с различными объемными долями, в частности, для изготовления слепочных масс для слепков зубов. Во внутреннем пространстве корпуса смесителя расположена предварительная камера, внутри которой смесительный ротор имеет распределительное тело для распределения компонентов вокруг его оси вращения, с целью достижения за счет этого правильного соотношения смешивания между компонентами и предотвращения включений воздуха. Затем предварительно смешанные компоненты попадают для их окончательного смешивания по меньшей мере через одно проходное отверстие в основную камеру.
В частности, при больших соотношениях смешивания вязких, соответственно, пастообразных компонентов, особенно трудно удерживать постоянным правильное соотношение смешивания и обеспечивать хорошее смешивание. Смешивание происходит обычно за счет срезающих усилий, при этом компоненты продавливаются через смеситель. Смеситель имеет корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе, при этом корпус имеет соответствующие входные отверстия по меньшей мере для двух компонентов и по меньшей мере одно выходное отверстие. Между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен установленный на роторном элементе смесительный элемент. Роторный элемент состоит из стержневого элемента и смесительного элемента. Этот смесительный элемент выполнен в виде крыльчатого элемента, который выступает из стержневого элемента в промежуточное пространство. Предпочтительно, имеется несколько таких крыльчатых элементов. Дополнительно из внутренней стенки корпуса в промежуточное пространство могут также выступать статичные смесительные элементы, что, однако, трудно реализуемо с точки зрения технологии изготовления. Компоненты с помощью одного или нескольких крыльчатых элементов, а также возможно предусмотренных неподвижных смесительных элементов многократно перемещаются, как при разминании. Целью является создание возможно большей поверхности разделения фаз между компонентами, посредством образования за счет разделения и перемещения протекающих компонентов множества и возможно более тонких слоев, с целью обеспечения смесительного действия. Это смесительное действие создавалось до этого с помощью смесительных элементов, с помощью которых, вследствие движения роторного элемента поперек основного направления потока, потоки разделяются и часть наполнительной массы многократно вытесняется против основного направления потока, для того чтобы приходящая наполнительная масса заходила за смесительный элемент, и тем самым достигается перемещение и образование слоев компонентов в наполнительной массе. Более трудные задачи смешивания приводят к более длинным смесителям, большему расходу сил и тем самым к повышенному расходу энергии для привода смесителя и большему сопротивлению для продавливания компонентов через смеситель.
Поэтому до настоящего времени приходится мириться со следующими отрицательными последствиями: более длинным смесителем, повышенным расходом энергии, а также повышенной потерей давления. В соответствии с этим, необходимо предусматривать более объемные и более тяжелые приводные агрегаты и батареи для выпускных устройств, что ограничивает возможность применения смеси, повышает расход энергии и в случае работы от батарей сокращает время использования смесителя.
Поскольку при прерывании выпуска компоненты реагируют друг с другом в смесителе, то смеситель после использования необходимо заменять и выбрасывать вместе с содержащимися в нем компонентами.
В WO 2005/082549 А2 показан динамический смеситель, который имеет смесительные элементы, которые расположены вдоль ступицы ротора и выступают в смесительное пространство. Смесительные элементы имеют треугольное, прямоугольное или трапециевидное поперечное сечение. Вершина треугольника или более короткая из обеих параллельных сторон трапеции направлена против потока. Так же как уже в WO 2007/041878 А1, в частности, при смесительных элементах с треугольным или трапециевидным поперечным сечением, часть наполнительной массы многократно выдавливается против основного направления потока, т.е. в направлении входа смесителя, для того чтобы приходящая наполнительная масса проходила за смесительный элемент и тем самым достигалось перемещение и образование слоев компонентов в наполнительной массе, что приводит к тем же недостаткам, которые указаны выше применительно к WO 2007/041878 А1.
В DE 102 42 100 А1 показан смеситель в виде мешалки, который имеет установленную с возможностью вращения вокруг средней оси мешалку. Мешалка выполнена в виде мешалки с наклонными лопатками. Направление вращения мешалки выбрано так, что мешалка осуществляет транспортировку в осевом направлении к выходу смеси, так что возникает эффект нагнетания, что приводит к возможности уменьшения или удерживания постоянным давления в смесительной камере с увеличением скорости вращения мешалки. Хотя в этом смесителе в виде мешалки достигается улучшенная транспортировка, а также меньшая потеря давления, однако это сопровождается уменьшением смесительного действия относительно отдельного смесительного элемента в виде наклонной лопатки. По этой причине увеличивается длина смесителя, так что это решение противоречит поставленной задаче создания смесителя возможно меньшей конструктивной длины.
В WO 98/43727 А1 показан динамический смеситель со смесительными элементами, которые имеют ромбовидное (или цилиндрическое) поперечное сечение. Между ступицей ротора и корпусом смесителя образован смесительный канал, диаметр которого уменьшается в направлении выпускной стороны смесителя. За счет этого достигается ускорение осевого движения наполнительной массы, т.е. наполнительная масса проходит через смеситель быстрее, однако качество смешивания повышается лишь с помощью дополнительных мер, а именно за счет расположения смесительных крыльчатых элементов в различных направлениях в различных осевых зонах вала смесителя, что снова приводит к повышенной потере давления. Аналогичное решение показано также в DE 199 47 331 А1 на фиг. 6, 7, с тем существенным отличием, что корпус смесителя установлен с возможностью вращения относительно неподвижной ступицы вала. Для достижения с помощью этого решения достаточного перемешивания более вязких масс, смесительные крыльчатые элементы расположены в большем количестве плоскостей, что приводит к большей конструктивной длине смесителя.
В DE 101 12 904 А1 показан динамический смеситель, который имеет замедлительную камеру, так что компоненты с большей объемной долей входят в смесительную камеру с замедлением относительно компонентов с небольшой объемной долей. За счет этого обеспечивается, что оба компонента перемешиваются с самого начала, так что в целом может быть уменьшена длина смесителя. Однако следует следить за тем, чтобы не образовывались мертвые зоны. Крыльчатые элементы не должны иметь транспортирующего действия. Поэтому в зоне смесительной камеры, которая содержит крыльчатые элементы, не достигается улучшения качества смешивания по сравнению с WO 2007/041878 А1.
В DE 10 2007 059 078 А1 показан динамический смеситель, который имеет трапециевидные крыльчатые элементы и перфорированные пластины в качестве промежуточных элементов. Система служит для замедления вращения сред в смесителе, что может быть недостатком для быстро затвердевающих компонентов смеси. Любое транспортировочное действие при такой системе не желательно, поскольку целью является противоположный эффект.
В US 2009/0034357 А1 показан динамический смеситель с отклоняющим элементом, который расположен на обращенном к стороне выхода конце ступицы ротора. Смесительные элементы в US 2009/0034357 А1 по существу соответствуют DE 101 12 904 А1. Таким образом, этот документ показывает, что смесительное действие крыльчатых элементов следует рассматривать как не удовлетворительное и поэтому необходимо предусматривать дополнительный элемент, а именно отклоняющий элемент, с целью повышения качества смешивания. В качестве альтернативного решения для этого на выходном конце смесителя может быть предусмотрен статический смеситель, как показано в US 2009/0207685 А1. Крыльчатые элементы с трапециевидным поперечным сечением уже показаны в WO 2005/082549 А2.
Согласно ЕР 099 470 А1, установленные неподвижно на корпусе смесителя скребковые элементы предусмотрены между расположенными с возможностью вращения на ступице ротора крыльчатыми элементами. Эти скребковые элементы не имеют транспортирующего действия, а служат для улучшения перемешивания.
В DE 199 47 331 показан динамический смеситель с опорой ступицы ротора в выходе смесителя. За счет того что ступица ротора установлена в выходе смесителя, она имеет канал для выпуска смеси. Крыльчатые элементы, по-видимому, не имеют какого-либо транспортирующего действия, поскольку в столбце 3, в строке 48 указано, что поршни выдавливают массу наружу. Эти поршни относятся, вероятно, к толкателю выпускного устройства, с помощью которого выдавливается содержимое патрона.
Поэтому задачей изобретения является создание для трудных задач смешивания смесителя, который имеет короткую конструктивную длину и минимально возможный расход энергии для ротора, а также небольшую потерю давления в смесителе. Смесители могут производиться большими партиями, с помощью небольших смесителей можно экономить материал для смесителя, компоненты, а также стоимость утилизации использованных смесителей.
Задача решена, согласно изобретению, с помощью динамического смесителя для нескольких текучих компонентов, который содержит корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе. Корпус имеет входное отверстие по меньшей мере для каждого компонента и по меньшей мере одно выходное отверстие, при этом между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом смесительный элемент. Смесительный элемент имеет крыльчатый элемент, который выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия к выходному отверстию. Крыльчатый элемент является направляющим элементом и имеет направляющую поверхность, которая имеет вогнутую кривизну относительно выходного отверстия и на стороне набегания потока дальше удалена от выходного отверстия, чем на стороне сбегания потока.
Согласно одному примеру выполнения, крыльчатый элемент перекрывает не больше 50% проходящей через промежуточное пространство плоскости, которая содержит крыльчатый элемент и ориентирована перпендикулярно оси динамического смесителя. Несколько крыльчатых элементов могут быть расположены по меньшей мере в двух параллельных плоскостях по существу перпендикулярно оси динамического смесителя.
Согласно одному примеру выполнения, первый крыльчатый элемент и второй крыльчатый элемент по потоку после первого крыльчатого элемента расположены в основной камере, при этом кратчайшее расстояние между первым крыльчатым элементом и вторым крыльчатым элементом составляет по меньшей мере одну треть расстояния между роторным элементом и заданным корпусом ограничением основной камеры. При этом кратчайшее расстояние является расстоянием между ограничением основной камеры в корпусе и крыльчатым элементом в направлении продольной оси динамического смесителя.
Согласно одному примеру выполнения, крыльчатый элемент имеет по существу имеющую форму трапеции поверхность поперечного сечения. В частности, крыльчатые элементы могут иметь на стороне набегания потока подпорную поверхность, при этом плоскость подпорной поверхности расположена параллельно оси роторного элемента или под углом к ней, так что подпорная поверхность направлена к выходному отверстию.
Крыльчатые элементы динамического смесителя могут быть расположены, в частности, парами относительно друг друга. При этом попарное расположение означает, что каждые два крыльчатых элемента расположены в одной плоскости, которая проходит перпендикулярно оси ротора. В частности, крыльчатые элементы при парном расположении могут быть расположены противоположно друг другу. Это означает, что первый крыльчатый элемент может быть расположен со смещением на 180° относительно второго крыльчатого элемента одной пары крыльчатых элементов. В соседних парах крыльчатых элементов крыльчатый элемент первой пары крыльчатых элементов сдвинут ко второй паре крыльчатых элементов в направлении выхода или противоположно направлению выхода вдоль оси ротора, а также повернут на угол. В частности, геометрическое расположение двух соседних пар крыльчатых элементов таково, что первая пара крыльчатых элементов может быть посредством осевого сдвига вдоль оси ротора и последующего поворота на 90° вокруг оси ротора переведена во вторую пару крыльчатых элементов.
Соседние пары крыльчатых элементов могут иметь различную геометрическую конфигурацию. В частности, соседние пары крыльчатых элементов могут иметь геометрическую конфигурацию, которая попеременно является транспортирующей или не транспортирующей. При этом под «транспортирующей», в частности, понимается, что наклон и кривизна по меньшей мере одной направляющей поверхности крыльчатого элемента способствуют продвижению лежащей над ней наполнительной массы и смешиванию.
Согласно одному примеру выполнения, корпус динамического смесителя имеет первую часть корпуса и вторую часть корпуса, при этом первая часть корпуса содержит входные отверстия, а вторая часть корпуса содержит выходное отверстие. Согласно одному примеру выполнения, роторный элемент установлен в первой части корпуса.
Согласно одному примеру выполнения, крыльчатый элемент имеет расположенную на стороне набегания потока подпорную поверхность, расположенную на стороне сбегания потока концевую поверхность, проходящую между расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхностью и расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхностью боковую поверхность, нижнюю поверхность, которая обращена к входным отверстиям, а также верхнюю поверхность, которая обращена к выходному отверстию.
В частности, боковая поверхность может иметь обращенную к входным отверстиям нижнюю кромку, которая имеет непрерывную кривизну. Радиус кривизны нижней кромки увеличивается, согласно одному примеру выполнения, от расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхности к расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхности. В качестве альтернативного решения или дополнительно, нижняя кромка может иметь S-образное прохождение. В частности, радиус кривизны нижней кромки от расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхности к расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхности может быть постоянным на некоторых участках. В качестве альтернативного решения или дополнительно, боковая поверхность может иметь обращенную к выходному отверстию верхнюю кромку, которая имеет непрерывную кривизну. Ход кривизны верхней кромки может отличаться от хода кривизны нижней кромки.
Кривизна может иметь минимальный радиус кривизны 1 мм и максимальный радиус кривизны 100 мм, предпочтительно максимальный радиус кривизны до 50 мм.
Предпочтительно, смеситель содержит максимально 5 рядов крыльчатых элементов, предпочтительно максимально 4 ряда крыльчатых элементов и особенно предпочтительно максимально 3 ряда крыльчатых элементов, которые расположены на роторном элементе. За счет этого сильно уменьшается конструктивная длина смесителя по сравнению с уровнем техники. В соответствии с этим, достигается не только уменьшение стоимости изготовления, но также уменьшается объем заполнения, так что уменьшается остающаяся в канале смешивания после использования смесителя наполнительная масса. Поэтому с помощью смесителя, согласно одному примеру выполнения, можно уменьшать также долю выбрасываемой наполнительной массы.
Согласно одному примеру выполнения, корпус содержит первую предварительную камеру и основную камеру, при этом входные отверстия входят в первую предварительную камеру, в которой впервые сводятся вместе компоненты. В частности, между первой предварительной камерой и основной камерой может быть предусмотрена вторая предварительная камера. Между первой предварительной камерой и второй предварительной камерой может быть предусмотрено по меньшей мере одно отверстие между роторным элементом и корпусом для прохождения компонентов. Согласно одному примеру выполнения, по меньшей мере в одной из первой и второй предварительных камер может быть расположен смесительный элемент. Компоненты могут направляться во второй предварительной камере радиально в направлении роторного элемента, а также направляться с помощью установленных на стороне корпуса или на роторном элементе смесительных элементов, прежде чем они после отклонения в осевом направлении направляются в основную камеру.
Согласно одному примеру выполнения, первая часть корпуса имеет по меньшей мере у одного из входных отверстий приспособление для прокалывания содержащего компоненты сосуда.
Было установлено, что в противоположность общему мнению уровня техники, достигаются хорошие результаты относительно перемещения и образования слоев также тогда, когда с помощью по меньшей мере отдельных смесительных элементов по меньшей мере вблизи этих смесительных элементов наполнительная масса вытесняется не противоположно, а в направлении основного потока в направлении выходного отверстия и находящаяся за ним вниз по потоку наполнительная масса подтягивается из проходящего медленнее основного потока. Основной поток находится между внутренней стенкой корпуса и роторным элементом. Геометрия смесительных элементов оказывает влияние на прохождение потока по существу лишь локально, однако оказывает влияние на смесительное действие, сопротивление вращению роторного элемента и потерю давления компонентов внутри смесителя. По меньшей мере часть этих смесительных элементов имеет, соответственно, транспортирующее действие, которое снижает сопротивление продавливанию компонентов и уменьшает необходимое усилие для привода ротора. Было также установлено, что для требуемого смесительного действия можно уменьшать время пребывания компонентов в динамическом смесителе и тем самым выполнять динамический смеситель более компактным и с меньшим содержимым.
Соотношение смешивания первого и второго компонентов может составлять 1:1, но также от 1:10 до 1:50 или даже выше.
Применение динамического смесителя осуществляется предпочтительно в автономных ручных приборах или в стационарных приборах.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - разрез динамического смесителя, согласно первому примеру выполнения изобретения;
фиг. 2 - разрез динамического смесителя, согласно второму примеру выполнения изобретения;
фиг. 3 - роторный элемент для динамического смесителя;
фиг. 4 - конец ротора, согласно первому варианту выполнения изобретения;
фиг. 5 - конец ротора, согласно второму варианту выполнения изобретения;
фиг. 6 - конец ротора, согласно третьему варианту выполнения изобретения.
На фиг. 1 показан динамический смеситель для нескольких текучих компонентов. Динамический смеситель 1 имеет корпус 2 и роторный элемент 3, который расположен в корпусе 2 с возможностью вращения вокруг оси 8 ротора. В данном варианте выполнения корпус 2 выполнен из двух частей, он содержит первую часть 4 корпуса, в которой находится вход для компонентов, и вторую часть 5 корпуса, которая служит для создания смеси из нескольких текучих компонентов. Первая часть корпуса соединена со второй частью корпуса с помощью фиксирующего соединения, защелкивающегося соединения или сварного соединения после размещения роторного элемента 3 во второй части 5 корпуса. Первая часть 4 корпуса имеет входное отверстие 12, 13 по меньшей мере для каждого из компонентов. Входные отверстия 12, 13 могут иметь различные диаметры, которые зависят от желаемого соотношения смешивания компонентов. Входные отверстия входят в соответствующие входные каналы 10, 11, которые расположены в первой части 4 корпуса. Входные каналы 10, 11 входят в первую предварительную камеру 21, которая снабжена выполненными по существу в виде наружного кольцевого зазора выходными отверстиями 16, которые входят во внутреннее пространство 15 второй части 5 корпуса.
Вторая часть 5 корпуса имеет по меньшей мере одно выходное отверстие 20. Через второе выходное отверстие 20 смесь компонентов выходит из динамического смесителя. Выходное отверстие 20 может быть специально выполнено в соответствии с предусмотренным применением. В данном случае предусмотрен V-образный вырез. С помощью этого V-образного выреза при выпуске наполнительной массы получается форма треугольного валика. Внутреннее пространство 15 второй части 5 корпуса служит для размещения роторного элемента 3.
Внутреннее пространство 15 имеет вторую предварительную камеру 17 и основную камеру 22. Во вторую предварительную камеру 17 приходят компоненты, которые в первой предварительной камере 21 в первый раз были приведены в контакт друг с другом и предварительно смешаны. Компоненты направляются из второй предварительной камеры 17 в основную камеру 22. Во второй предварительной камере 17 может осуществляться дальнейшее смешивание. Для этого в предварительной камере расположено несколько смесительных элементов 18. Эти смесительные элементы 18 выполнены в виде штифтовых элементов, которые выступают в предварительную камеру. В качестве альтернативного решения, штифтовые элементы могут быть расположены на вращательной поверхности 19 роторного элемента 3 или же, как показано на фиг. 1, выступать из внутренней стенки корпуса, которая ограничивает предварительную камеру, в предварительную камеру 17. С помощью вращательной поверхности 19 и штифтовых элементов 18 на компоненты воздействуют силы срезания. За счет этого компоненты относительно тонко смешиваются друг с другом.
Между роторным элементом 3 и внутренней стенкой 6 корпуса предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, которое образует основную камеру 22, в которой расположен соединенный с роторным элементом 3 смесительный элемент 7.
Смесительный элемент 7 содержит в основной камере 22 несколько крыльчатых элементов 23. Крыльчатые элементы 23 выступают в виде выступов в основную камеру 22. В этой основной камере 22 происходит окончательное смешивание компонентов тем, что компоненты захватываются и перемещаются с помощью крыльчатых элементов. По меньшей мере часть крыльчатых элементов выполнена в виде направляющего элемента для транспортировки компонентов через внутреннее пространство 15 в направлении выходного отверстия 20.
На фиг. 2 показан в разрезе динамический смеситель, согласно второму примеру выполнения изобретения, для смешивания нескольких текучих компонентов. Динамический смеситель 100 имеет корпус 102 и роторный элемент 103, который расположен в корпусе 102 с возможностью вращения вокруг оси 108 вращения. В данном варианте выполнения корпус 102 выполнен из двух частей, он содержит первую часть 104 корпуса, в которой находятся входы для компонентов, и вторую часть 105 корпуса, которая служит для создания смеси из нескольких текучих компонентов. Первая часть корпуса соединена со второй частью корпуса с помощью фиксирующего соединения, защелкивающегося соединения или сварного соединения после размещения роторного элемента 103 во второй части 105 корпуса. Первая часть 104 корпуса имеет входное отверстие 112, 113 по меньшей мере для каждого из компонентов. Входные отверстия 112, 113 могут иметь различные диаметры, которые зависят от желаемого соотношения смешивания компонентов. Входные отверстия входят в соответствующие входные каналы 110, 111, которые расположены в первой части 104 корпуса. Входные каналы 110, 111 входят в первую предварительную камеру 121, которая снабжена выходными отверстиями 130, 131, которые входят во внутреннее пространство 115 второй части 105 корпуса.
Вторая часть 105 корпуса имеет по меньшей мере одно выходное отверстие 120. Через выходное отверстие 120 смесь компонентов выходит из динамического смесителя. Внутреннее пространство 115 второй части 105 корпуса служит для размещения роторного элемента 103.
Внутреннее пространство 115 имеет вторую предварительную камеру 117 и основную камеру 122. Во вторую предварительную камеру 117 приходят компоненты, которые в первой предварительной камере 121 в первый раз были приведены в контакт друг с другом и предварительно смешаны. Компоненты направляются из второй предварительной камеры 117 в основную камеру 122. Во второй предварительной камере 117 может осуществляться дальнейшее предварительное смешивание. Для этого во второй предварительной камере 117 расположен смесительный элемент 118. Смесительный элемент 118 выполнен в виде крыльчатого элемента, который соединен с роторным элементом 103. Дополнительно на вращательной поверхности 119 роторного элемента 103 могут быть расположены другие крыльчатые элементы 118, что не изображено на фиг. 2. С помощью вращательной поверхности 119 и смесительных элементов 118 на компоненты воздействует силы срезания. За счет этого компоненты дополнительно смешиваются друг с другом.
Между роторным элементом 103 и внутренней стенкой корпуса предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом 103 смесительный элемент 107.
Смесительный элемент 107 содержит в основной камере 122 несколько крыльчатых элементов 123. Крыльчатые элементы 123 выступают в виде выступов в основную камеру 122. В этой основной камере происходит перемешивание компонентов тем, что компоненты захватываются и перемещаются с помощью крыльчатых элементов. По меньшей мере часть крыльчатых элементов выполнена в виде направляющего элемента для транспортировки компонентов через внутреннее пространство 115 в направлении выходного отверстия 120. В частности, крыльчатые элементы могут быть выполнены в соответствии с каждым из показанных на фиг. 5, 6 вариантов выполнения.
Соседние, расположенные друг за другом относительно оси 108 вращения крыльчатые элементы не должны иметь одинаковое расстояние друг от друга. Например, расстояние крыльчатого элемента 123, который расположен ближе всего к выходному отверстию 120, до крыльчатого элемента 126 меньше, чем расстояние крыльчатого элемента 126 до крыльчатого элемента 128.
На фиг. 3 показан роторный элемент для использования в динамическом смесителе, согласно одному из предыдущих примеров выполнения. Роторный элемент соответствует показанному на фиг. 2 роторному элементу 102, поэтому одинаковые части обозначены теми же позициями, как и на фиг. 2. Однако в этой связи не следует понимать в качестве ограничения, что роторный элемент применим лишь в связи с показанным на фиг. 2 примером выполнения. Роторный элемент можно с небольшим согласованием с геометрией корпуса применять также в корпусе, согласно одному из других примеров выполнения. Роторный элемент 103 имеет ось 108 ротора, вдоль которой расположена ступица 135 ротора. Ступица 135 ротора несет корончатый элемент 136, который содержит выходные отверстия 130, 131. Через эти выходные отверстия 130, 131 выходят подаваемые из входных каналов 110, 111 (см. фиг. 2) в первую предварительную камеру 121 компоненты во вторую предварительную камеру 117. Корончатый элемент 136 представляет ограничение первой предварительной камеры 121. На корончатом элементе 136 установлены направляющие элементы, которые выступают в первую предварительную камеру 121. Установленные на корончатом элементе 136 наружные направляющие элементы срезают выходящие из выходных отверстий входных каналов 110, 111 компоненты, направляют их в пространство первой предварительной камеры 121, вызывают первичное приведение в контакт компонентов и обеспечивают удерживание постоянным соотношения смешивания. Лежащие дальше внутрь направляющие элементы обеспечивают первое предварительное смешивание. Вторым ограничением второй предварительной камеры 117 является вращательная поверхность 119, которая установлена по потоку после корончатого элемента 136 на ступице 135 ротора. В окружном направлении предварительная камера 117 ограничена второй частью 105 корпуса (см. фиг. 2).
Компоненты предварительно смешиваются с помощью смесительного элемента 118, который расположен в предварительной камере на ступице 135 ротора и во всяком случае на вращательной поверхности 119 или расположенном ниже по потоку корончатом элементе 136. Смесительный элемент может быть выполнен в соответствии с одним из показанных на фиг. 5, 6 примеров выполнения.
Для попадания в основную камеру 122 (см. фиг. 2), компоненты обтекают вращательную поверхность 119. Между вращательной поверхностью 119 и внутренней стенкой второй части корпуса остается узкий кольцеобразный зазор или кольцеобразные щелевые сегменты, через которые проходят компоненты и попадают через сформированные на стороне корпуса подающие каналы в основную камеру. Кроме того, по потоку после вращательной поверхности 119 в основной камере расположены крыльчатые элементы 123, 126, 128, которые выполнены в виде направляющих элементов. Дополнительно к этому могут быть предусмотрены крыльчатые элементы 137, которые выполнены ромбовидными, как показано, например, в WO 98/43727. Кроме того, показан дуговой крыльчатый элемент 138, который непосредственно граничит с вращательной поверхностью 119, срезает приходящую из входных отверстий наполнительную массу и направляет в основную камеру. Аналогичные крыльчатые элементы могут быть также расположены дальше вниз по потоку, которые обеспечивают соскребание наполнительной массы со стенки основной камеры 22, 122.
Предпочтительно, аналогичные крыльчатые элементы расположены на одинаковой высоте противоположно друг другу, при этом высота измеряется вдоль оси 108 ротора.
На фиг. 4 показан конец роторного элемента 3, 103, согласно первому варианту выполнения изобретения, который имеет крыльчатые элементы 23, которые выполнены в качестве направляющих элементов. Направляющий элемент, согласно этому примеру выполнения, имеет первую направляющую поверхность 24, которая ориентирована в направлении второй предварительной камеры 17, и вторую направляющую поверхность 25, которая ориентирована в направлении выходного отверстия 20. Вторая направляющая поверхность 25 проходит по существу параллельно перпендикулярной к оси 8 ротора плоскости, в то время как вторая направляющая поверхность выполнена так, что площадь поперечного сечения направляющего элемента увеличивается в направлении вращения. Предпочтительно, передняя поверхность 26 крыльчатого элемента отклонена от плоскости поворотной оси так, что она направлена к выходному отверстию 20.
На фиг. 5 показан конец роторного элемента 3, 103, согласно второму варианту выполнения изобретения, который имеет крыльчатые элементы 23 различной конструкции. Крыльчатый элемент 33 имеет первую направляющую поверхность 34, которая ориентирована в направлении второй предварительной камеры 17, 117, и вторую направляющую поверхность 35, которая ориентирована в направлении выходного отверстия 20, 120. Вторая направляющая поверхность 35 имеет выпуклую кривизну. Нормальное расстояние между первой направляющей поверхностью и второй направляющей поверхностью увеличивается в направлении вращения. В частности, задний конец первой и второй направляющей поверхности может быть выполнен в виде кромки 36. Противоположно кромке 36 находится предпочтительно наклоненная относительно оси вращения передняя поверхность, на которой приходящая на направляющий элемент наполнительная масса разделяется и выталкивается в направлении выходного отверстия 20, 120. Наклон и кривизна направляющей поверхности 35 способствует перетеканию лежащей над ней наполнительной массы и тем самым улучшает смешивание.
Крыльчатый элемент 43 имеет первую направляющую поверхность 44, которая ориентирована в направлении второй предварительной камеры 17, 117, и вторую направляющую поверхность 45, которая ориентирована в направлении выходного отверстия 20, 120. Вторая направляющая поверхность 45 имеет кривизну. Нормальное расстояние между первой направляющей поверхностью 44 и второй направляющей поверхностью 45 может увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменным в направлении вращения. Передние концы первой и второй направляющей поверхности 44, 45 расположены на расстоянии друг от друга. За счет этого образована подпорная поверхность 46, которая отклоняет и разделяет состоящую из компонентов наполнительную массу. Доля наполнительной массы, которая направляется по второй направляющей поверхности 45, транспортируется за счет кривизны в направлении выходного отверстия 20, 120. Первая направляющая поверхность 44 также может иметь кривизну. В частности, кривизна первой и второй направляющей поверхности 44, 45 может быть аналогичной.
В частности, как показано на фиг. 6, может быть предусмотрен крыльчатый элемент 53, который имеет ориентацию в направлении выходного отверстия 20, 120. То есть первая направляющая поверхность 54 имеет выпуклую кривизну. Вторая направляющая поверхность 55 имеет относительно выходного отверстия вогнутую поверхность. Геометрическое выполнение крыльчатого элемента может быть аналогичным крыльчатому элементу 43. В частности, роторный элемент может состоять лишь из крыльчатых элементов 53.
Предпочтительно, согласно каждому из примеров выполнения, на окружности роторного элемента расположено несколько крыльчатых элементов. В частности, несколько крыльчатых элементов может быть расположено друг за другом в направлении оси роторного элемента. С точки зрения технологии изготовления, предпочтительно, когда лежащие диаметрально противоположно крыльчатые элементы являются однотипными. Предпочтительно, расположенные друг за другом крыльчатые элементы не все являются однотипными.
1. Динамический смеситель (100) для нескольких текучих компонентов, содержащий корпус (102) и роторный элемент (103), который расположен с возможностью вращения в корпусе, при этом корпус имеет входное отверстие (112, 113) по меньшей мере для каждого компонента и по меньшей мере одно выходное отверстие (120), при этом между роторным элементом (103) и корпусом (102) предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом (103) смесительный элемент (107), при этом смесительный элемент имеет крыльчатый элемент (43, 53, 123), который выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия (112, 113) к выходному отверстию (120), причем крыльчатый элемент (43, 53, 123) имеет направляющую поверхность (45, 55), которая имеет вогнутую кривизну относительно выходного отверстия (120) и на стороне набегания потока дальше удалена от выходного отверстия (120), чем на стороне сбегания потока, причем корпус (102) имеет первую предварительную камеру (121) и основную камеру, между которыми предусмотрена вторая предварительная камера (117), и причем текучие компоненты впервые сводятся в первой предварительной камере.
2. Динамический смеситель по п. 1, в котором крыльчатый элемент перекрывает не больше 50% проходящей через промежуточное пространство плоскости, которая содержит крыльчатый элемент и ориентирована перпендикулярно оси динамического смесителя.
3. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором несколько крыльчатых элементов расположены в несколько рядов по существу перпендикулярно оси динамического смесителя.
4. Динамический смеситель по п. 3, в котором первый крыльчатый элемент и второй крыльчатый элемент по потоку после первого крыльчатого элемента расположены в основной камере (122), при этом кратчайшее расстояние между первым крыльчатым элементом и вторым крыльчатым элементом составляет по меньшей мере одну треть расстояния между роторным элементом (103) и заданным корпусом (102) ограничением основной камеры (122), при этом расстояние измеряется в направлении оси динамического смесителя.
5. Динамический смеситель по п. 3, в котором крыльчатые элементы (43, 53, 123) имеют на стороне набегания потока подпорную поверхность (46, 56), при этом плоскость подпорной поверхности расположена параллельно оси роторного элемента (103) или под углом к ней так, что подпорная поверхность ориентирована в направлении выходного отверстия (120).
6. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором корпус динамического смесителя имеет первую часть (104) корпуса и вторую часть (105) корпуса, при этом первая часть корпуса содержит впускные отверстия (112, 113), а вторая часть корпуса содержит выходное отверстие (120).
7. Динамический смеситель по п. 5, в котором крыльчатый элемент имеет расположенную на стороне набегания потока подпорную поверхность, расположенную на стороне сбегания потока концевую поверхность, проходящую на внешней периферии между расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхностью и расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхностью боковую поверхность, нижнюю поверхность, которая обращена к входным отверстиям, а также верхнюю поверхность, которая обращена к выходному отверстию.
8. Динамический смеситель по п. 7, в котором боковая поверхность имеет обращенную к входным отверстиям нижнюю кромку, которая имеет непрерывную кривизну.
9. Динамический смеситель по п. 8, в котором радиус кривизны нижней кромки увеличивается от расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхности к расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхности.
10. Динамический смеситель по п. 8 или 9, в котором нижняя кромка имеет S-образное прохождение.
11. Динамический смеситель по п. 8, в котором радиус кривизны нижней кромки от расположенной на стороне набегания потока стороны к расположенной на стороне сбегания потока стороне является постоянным на некоторых участках.
12. Динамический смеситель по п. 7, в котором боковая поверхность имеет обращенную к выходному отверстию верхнюю кромку, которая имеет непрерывную кривизну.
13. Динамический смеситель по п. 7, в котором ход кривизны верхней кромки отличается от хода кривизны нижней кромки.
14. Динамический смеситель по п. 8, в котором кривизна имеет минимальный радиус кривизны 1 мм и максимальный радиус кривизны 100 мм.
15. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором на роторном элементе расположено максимально 5 рядов крыльчатых элементов, предпочтительно максимально 4 ряда крыльчатых элементов и особенно предпочтительно максимально 3 ряда крыльчатых элементов.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к динамическому смесителю. Динамический смеситель для нескольких текучих компонентов содержит корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе. При этом корпус имеет входное отверстие для каждого компонента и одно выходное отверстие. Между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом смесительный элемент. Корпус содержит первую предварительную камеру и основную камеру. Предусмотрена вторая предварительная камера, которая расположена по потоку после первой предварительной камеры, так что предусмотрено прохождение компонентов через первую предварительную камеру перед вхождением компонентов во вторую предварительную камеру. Изобретение позволяет создать смеситель с короткой конструктивной длиной и уменьшить расход энергии для ротора. 11 з.п.ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к динамическому смесителю. Такой динамический смеситель предпочтительно используется для смешивания нескольких компонентов, которые содержаться в многокомпонентном патроне.
Из WO 2007/041878 Al известен динамический смеситель для смешивания компонентов с различными объемными долями, в частности, для изготовления слепочных масс для слепков зубов. Во внутреннем пространстве корпуса смесителя расположена предварительная камера, внутри которой смесительный ротор имеет распределительное тело для распределения компонентов вокруг его оси вращения, с целью достижения за счет этого правильного соотношения смешивания между компонентами и предотвращения включений воздуха. Затем предварительно смешанные компоненты попадают для их окончательного смешивания по меньшей мере через одно проходное отверстие в основную камеру.
В частности, при больших соотношениях смешивания вязких, соответственно, пастообразных компонентов, особенно трудно удерживать постоянным правильное соотношение смешивания и обеспечивать хорошее смешивание. Смешивание происходит обычно за счет срезающих усилий, при этом компоненты продавливаются через смеситель. Смеситель имеет корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе, при этом корпус имеет соответствующие входные отверстия по меньшей мере для двух компонентов и по меньшей мере одно выходное отверстие. Между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен установленный на роторном элементе смесительный элемент.
Роторный элемент состоит из стержневого элемента и смесительного элемента. Этот смесительный элемент выполнен в виде крыльчатого элемента, который выступает из стержневого элемента в промежуточное пространство. Предпочтительно, имеется несколько таких крыльчатых элементов. Дополнительно из внутренней стенки корпуса в промежуточное пространство могут также выступать статичные смесительные элементы, что, однако, трудно реализуемо с точки зрения технологии изготовления. Компоненты с помощью одного или нескольких крыльчатых элементов, а также возможно предусмотренных неподвижных смесительных элементов многократно перемещаются как при разминании.
Кроме того, из W0 2007/041878 известно разделение промежуточного пространства на предварительную камеру и основную камеру. Предварительная камера служит для замедления транспортировки компонента А по сравнению с компонентом В, так что компонент А достигает основной камеры позже, чем компонент В. За счет этого обеспечивается, что первая доля смеси соответствует желаемому соотношению смешивания. Применяется соединенное с роторным элементом распределительное тело, с целью обеспечения заполнения без включений воздуха предварительной камеры компонентом А, а также его распределения. Поскольку распределительное тело движется вместе с роторным элементом, то жидкостное сопротивление и в соответствии с этим потеря давления остается небольшой. Кроме того, обеспечивается, что сохраняется возможно меньшее расстояние между входным отверстием и предварительной камерой, так что жидкостное сопротивление может оставаться небольшим. Недостатком является то, что оба компонента попадают в основную камеру, по существу, без смешивания.
Целью является создание возможно большей поверхности разделения фаз между компонентами посредством образования за счет разделения и перемещения протекающих компонентов множества и максимально тонких слоев, с целью обеспечения смесительного действия. Для этого до настоящего времени после предварительной камеры, в которой компоненты впервые сводятся вместе, компоненты направлялись в основную камеру. В основной камере потоки текучих масс с помощью установленных на роторном элементе смесительных элементов разделяются вследствие движения роторного элемента поперек основного направления потока, и часть наполнительной массы многократно вытесняется против основного направления потока. Следовательно, наполнительная масса заходит за смесительный элемент, и тем самым достигается перемещение и образование слоев компонентов в наполнительной массе. Более трудные задачи смешивания приводят к более длинным смесителям, большему расходу сил и тем самым к повышенному расходу энергии для привода смесителя и большему сопротивлению для продавливания компонентов через смеситель.
Поэтому до настоящего времени приходилось мириться со следующими отрицательными последствиями: более длинным смесителем, повышенным расходом энергии, а также повышенной потерей давления. В соответствии с этим, необходимо предусматривать более объемные и более тяжелые приводные агрегаты и батареи для выпускного устройства, что ограничивает возможность применения смеси, повышает расход энергии, и в случае работы от батарей сокращает время использования смесителя.
Поскольку при прерывании выпуска компоненты реагируют друг с другом в смесителе, то смеситель после использования необходимо заменять и выбрасывать вместе с содержащимися в нем компонентами.
Поэтому задачей изобретения является создание для трудных задач смешивания смесителя, который имеет короткую конструктивную длину и максимально малый расход энергии для ротора, а также небольшую потерю давления в смесителе по сравнению с уровнем техники. Смесители изготавливаются в больших количествах. С помощью небольших смесителей можно экономить материал для смесителя, для компонентов, а также стоимость утилизации использованных смесителей.
Задача решена, согласно изобретению, с помощью динамического смесителя для нескольких текучих компонентов, который содержит корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе. Корпус имеет входное отверстие по меньшей мере для каждого компонента и по меньшей мере одно выходное отверстие, при этом между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом смесительный элемент. Корпус содержит первую предварительную камеру, вторую предварительную камеру и основную камеру, при этом вторая предварительная камера расположена по потоку после первой предварительной камеры, так что предусмотрено прохождение компонентов через первую предварительную камеру перед вхождением компонентов во вторую предварительную камеру.
В частности, во второй предварительной камере компоненты направляются радиально от корпуса в направлении роторного элемента и предварительно смешиваются с помощью расположенных со стороны корпуса или на роторном элементе смесительных элементов, прежде чем они после отклонения в осевом направлении направляются в основную камеру. Предпочтительно, во второй предварительной камере предусмотрен смесительный элемент. В первой предварительной камере может быть предусмотрен смесительный элемент.
Согласно одному примеру выполнения, смесительный элемент может быть выполнен в виде штифтового элемента. Согласно другому примеру выполнения, смесительный элемент может быть выполнен в виде захватного элемента или плечевого элемента. В частности, захватный элемент или плечевой элемент могут иметь кривизну, при этом кривизна передней стороны может быть, в частности, выпуклой и/или кривизна задней стороны может быть вогнутой.
Согласно одному примеру выполнения, смесительный элемент в основной камере имеет по меньшей мере один крыльчатый элемент, который может быть выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия к выходному отверстию. В частности, по меньшей мере один крыльчатый элемент может перекрывать не больше 50% проходящей через промежуточное пространство плоскости, которая содержит крыльчатый элемент и ориентирована перпендикулярно оси ротора.
Первый крыльчатый элемент и второй крыльчатый элемент по потоку после первого крыльчатого элемента расположены в основной камере, при этом кратчайшее расстояние между первым крыльчатым элементом и вторым крыльчатым элементом составляет по меньшей мере одну треть расстояния между роторным элементом и заданным второй частью корпуса ограничением основной камеры.
Согласно одному примеру выполнения, между второй предварительной камерой и основной камерой и корпусом предусмотрено выходное отверстие для прохождения компонентов. Согласно другому примеру выполнения, между второй предварительной камерой и первой предварительной камерой расположена вращательная поверхность.
В частности, роторный элемент, согласно каждому из предыдущих примеров выполнения, может быть установлен в первой части корпуса. По меньшей мере у одного из входных отверстий первой части корпуса может быть предусмотрено приспособление для прокалывания содержащего компоненты сосуда.
Соотношение смешивания первого и второго компонентов может составлять 1:1, но также от 1:10 до 1:50 или даже выше.
Применение динамического смесителя осуществляется предпочтительно для вязких или вязкотекучих двухкомпонентных систем, таких как, например для уплотнения, клеевых соединений, слепочные массы, в автономных ручных приборах или в стационарных приборах.
Когда в первой стадии предварительного смешивания компоненты равномерно распределены в пространстве, даже когда не смешаны, то можно достигать хорошего смешивания посредством тонкого перемешивания с намного меньшим расходом энергии по сравнению с известными решениями. Было установлено, что для требуемого смесительного действия можно уменьшать время пребывания компонентов в динамическом смесителе, и тем самым динамический смеситель может быть выполнен в целом более компактным и с меньшим содержимым.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1а - разрез вдоль оси вращения динамического смесителя, согласно первому примеру выполнения изобретения;
фиг. lb - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 1, через первую предварительную камеру;
фиг. 1с - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 1, через вторую предварительную камеру;
фиг. 2а - разрез динамического смесителя, согласно второму примеру выполнения изобретения;
фиг. 2b - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 2а, через первую предварительную камеру;
фиг. 2с - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 2а, через вторую предварительную камеру;
фиг. 2d - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 2а, через основную камеру;
фиг. 3 - роторный элемент для динамического смесителя.
На фиг. 1а показан динамический смеситель для нескольких текучих компонентов. Динамический смеситель 1 имеет корпус 2 и роторный элемент 3, который расположен в корпусе 2 с возможностью вращения вокруг оси 8 ротора. В данном варианте выполнения корпус 2 выполнен из двух частей, он содержит первую часть 4 корпуса, в которой находится вход для компонентов, и вторую часть 5 корпуса, которая служит для создания смеси из нескольких текучих компонентов. Первая часть 4 корпуса соединена со второй частью корпуса с помощью фиксирующего соединения, защелкивающегося соединения или сварного соединения после размещения роторного элемента 3 во второй части 5 корпуса. Первая часть 4 корпуса имеет входное отверстие 12, 13 по меньшей мере для каждого из компонентов. Входные отверстия 12, 13 могут иметь различные диаметры, которые зависят от желаемого соотношения смешивания компонентов. Входные отверстия входят в соответствующие входные каналы 10, 11, которые расположены в первой части 4 корпуса. Входные каналы 10, 11 входят в первую предварительную камеру 21, которая снабжена не изображенными на фиг. 1 отверстиями, которые входят во внутреннее пространство 15 второй части 5 корпуса.
Вторая часть 5 корпуса имеет по меньшей мере одно выходное отверстие 20. Через второе выходное отверстие 20 смесь компонентов выходит из динамического смесителя. Выходное отверстие 20 может быть специально выполнено в соответствии с предусмотренным применением. В данном случае предусмотрен V-образный вырез. С помощью этого V-образного выреза при выпуске наполнительной массы получается форма треугольного валика. Внутреннее пространство 15 второй части 5 корпуса служит для размещения роторного элемента 3. Внутреннее пространство 15 ограничено внутренней стенкой 6 второй части 5 корпуса. Внутреннее пространство 15 по меньшей мере в местах, в которых находится роторный элемент 3, выполнено в виде кольцеобразно промежуточного пространства.
Внутреннее пространство 15 имеет вторую предварительную камеру 17 и основную камеру 22. Компоненты направляются из второй предварительной камеры 17 к основной камере 22. Во второй предварительной камере 17 может уже осуществляться предварительное смешивание. Для этого во второй предварительной камере расположено несколько смесительных элементов 18. Эти смесительные элементы выполнены, например, как показано в данном случае, в виде штифтовых элементов, которые выступают во вторую предварительную камеру 17. Штифтовые элементы могут быть расположены на вращательной поверхности 19 роторного элемента 3, или же выступать из внутренней стенки корпуса, которая ограничивает предварительную камеру, в предварительную камеру 17. С помощью вращательной поверхности 19 и штифтовых элементов 18 на компоненты воздействуют силы срезания.
В качестве альтернативного решения, над вращательной поверхностью 19 может быть расположен неподвижный дисковый элемент, который может также иметь штифтовые элементы. В дисковом элементе может быть расположено по меньшей мере одно выходное отверстие для прохождения компонентов во вторую предварительную камеру. Дисковый элемент может быть зажат между первой и второй частью корпуса.
Между роторным элементом 3 и внутренней стенкой 6 корпуса предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом 3 смесительный элемент 7.
Смесительный элемент 7 содержит в основной камере 22 несколько крыльчатых элементов 23. Крыльчатые элементы 23 выступают в виде выступов во внутреннее пространство 15, которое образует основную камеру 22. В этой основной камере 22 происходит смешивание компонентов тем, что компоненты захватываются крыльчатыми элементами и перемещаются. По меньшей мере часть крыльчатых элементов может быть выполнена в виде направляющего элемента для транспортировки компонентов через внутреннее пространство 15 в направлении выходного отверстия 20.
Роторный элемент по меньшей мере частично выполнен в виде полого тела. Центральное полое пространство роторного элемента служит для размещения приводного вала. Предпочтительно, полое пространство имеет по меньшей мере треугольную форму, так что обеспечивается возможность соединения без проворачивания приводного вала с роторным элементом, так что с помощью приводного вала можно приводить в действие роторный элемент.
В соответствии с этим, динамический смеситель содержит по меньшей мере две предварительные камеры. Первая предварительная камера 21 служит для введения компонентов, при этом в первой предварительной камере может достигаться грубое предварительное смешивание. Вторая предварительная камера 17 служит для достижения смешивания в небольшом пространстве. Первая предварительная камера 21 выполнена так, что можно вводить в первую предварительную камеру два или более компонентов, что компоненты с небольшим объемным потоком вводятся в объемный поток компонентов с большим объемным потоком. Первая предварительная камера 21 отделена от второй предварительной камеры 17 с помощью вращательной поверхности 19, в частности, закрывающей пластины, которая может быть установлена на роторном элементе 3. В первой предварительной камере 21 с помощью установленного на роторном элементе 3 и возможно на корпусе или отдельном статоре крыльчатого элемента, один компонент направляется из входного канала 11 к выходному отверстию входного канала 10 другого компонента, за счет чего достигается по меньшей мере первое распределение компонентов и/или во всяком случае первое смешивание компонентов в наполнительную массу. Предварительно смешанные компоненты попадают из первой предварительной камеры 21 через наружный кольцевой зазор, который образован с помощью корпуса смесителя и закрывающей пластины, во вторую предварительную камеру 17. Во второй предварительной камере 17 предварительно смешанные компоненты перемещаются радиально к оси 8 вращения и с помощью небольших препятствий, таких как, например, штифтовые элементы, дополнительно смешиваются в небольших пространствах. Наполнительная масса из второй предварительной камеры 17 направляется в основную камеру 22. После осевого отклонения в зоне перехода между второй предварительной камерой 17 и основной камерой 22 наполнительная масса попадает к лежащему центрально выходному отверстию 20. В основной камере 22 происходит полное смешивание с применением других крыльчатых элементов или статичных смесительных элементов.
На фиг. lb показана первая предварительная камера 21 в разрезе динамического смесителя в зоне первой части 4 корпуса. Линия разреза обозначена как Α-A на фиг. 1а. Плоскость разреза проходит перпендикулярно оси ротора и проходит через первую предварительную камеру. Оба входных канала 10, 11 входят в первую предварительную камеру 21. В первой предварительной камере находится плечевой элемент 60, который соединен с роторным элементом 3. Естественно, может быть предусмотрено несколько таких плечевых элементов 60, на фиг. lb показаны четыре однотипных плечевых элемента.
Плечевой элемент 60 проходит через первую предварительную камеру 21 от роторного элемента 3 до внутренней стенки 65 первой части 4 корпуса, которая ограничивает первую предварительную камеру. Плечевой элемент 60 имеет переднюю сторону 61, с помощью которой наполнительная масса продвигается через первую предварительную камеру 21, и лежащую противоположно заднюю сторону 62. Задняя сторона 62 имеет вогнутую кривизну, передняя сторона 61 имеет выпуклую кривизну. Предпочтительно, радиусы кривизны передней стороны и задней стороны, по существу, одинаковы. Плечевой элемент 60 проходит от дна 66 до крышки 67 предварительной камеры 21. Крышка 67 видна лишь на фиг. 1а на вращательной поверхности 19. В плечевом элементе 60 может быть предусмотрена выемка 63, когда часть наполнительной массы должна проходить с передней стороны 61 на заднюю сторону 62.
Кроме того, плечевой элемент 60 имеет направляющую выемку 64. С помощью направляющей выемки 64 плечевой элемент скользит по выступу 69 первой части корпуса. Роторный элемент удерживается в динамическом смесителе также с помощью выступа.
На фиг. 1с показан разрез второй предварительной камеры 17. Этот разрез динамического смесителя проходит в зоне соединения между первой частью 4 корпуса и второй частью 5 корпус.
Положение разреза обозначено позицией В-В на фиг. 1а. Плоскость разреза проходит перпендикулярно оси 8 ротора. Вращательная поверхность 19 образует дно второй предварительной камеры 17. Наполнительная масса входит через кольцевой зазор 70 во вторую предварительную камеру и выходит из второй предварительной камеры через кольцеобразное выходное отверстие 71, которое показано лишь на фиг. 1а. Во второй предварительной камере находится несколько штифтовых элементов 18. Штифтовые элементы 18 выступают из крышки 72 во вторую предварительную камеру 17. Наполнительная масса за счет сил срезания, которые прикладываются с помощью вращательной поверхности 19, по меньшей мере частично приводится во вращательное движение. Когда наполнительная масса достигает один из штифтовых элементов, то она разделяется на два частичных потока, за счет чего осуществляется перемещение и предварительное смешивание компонентов наполнительной массы с минимальным приложением силы. Дополнительно могут быть предусмотрены участки 73 стенных элементов. Участки 73 стенных элементов расположены, по существу, вокруг выходного отверстия 71 (смотри фиг. 1а) и обеспечивают равномерное прохождение через вторую предварительную камеру перед входом в основную камеру. Участки 73 стенных элементов выступают из крышки 72 в предварительную камеру 17. Участки 73 стенных элементов выполнены в виде цилиндрических сегментов. Внутренний диаметр цилиндрических сегментов соответствует, по существу, внутреннему диаметру выходного отверстия 71, соответственно, образованному второй частью 5 корпуса внутреннему диаметру основной камеры 22 на ее входе. На фиг. 2а показан в разрезе динамический смеситель, согласно второму примеру выполнения изобретения, для смешивания нескольких текучих компонентов. Динамический смеситель 100 имеет корпус 102 и роторный элемент 103, который расположен в корпусе 102 с возможностью вращения вокруг оси 108 ротора. В данном варианте выполнения корпус 102 выполнен из двух частей, он содержит первую часть 104 корпуса, в которой находятся входы для компонентов, и вторую часть 105 корпуса, которая служит для создания смеси из нескольких текучих компонентов. Первая часть корпуса соединена со второй частью корпуса с помощью фиксирующего соединения, защелкивающегося соединения или сварного соединения после размещения роторного элемента 103 во второй части 105 корпуса. Первая часть 104 корпуса имеет входное отверстие 112, 113 по меньшей мере для каждого из компонентов. Входные отверстия 112, 113 могут иметь различные диаметры, которые зависят от желаемого соотношения смешивания компонентов. Входные отверстия входят в соответствующие входные каналы 110, 111, которые расположены в первой части 104 корпуса. Входные каналы 110, 111 входят в первую предварительную камеру 121, которая снабжена выходными отверстиями 130, 131, которые входят во вторую предварительную камеру 117 второй части 105 корпуса.
Вторая часть 105 корпуса имеет по меньшей мере одно выходное отверстие 120. Через выходное отверстие 120 смесь компонентов выходит из динамического смесителя. Основная камера второй части 105 корпуса служит для размещения роторного элемента 103.
Компоненты направляются из второй предварительной камеры 117 к основной камере 122. Во второй предварительной камере 117 может осуществляться дальнейшее смешивание. Для этого во второй предварительной камере расположен смесительный элемент 118. Смесительный элемент выполнен в виде крыльчатого элемента, который соединен с роторным элементом 103. В основной камере 122 между роторным элементом 103 и внутренней стенкой корпуса предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом 103 смесительный элемент 107.
Смесительный элемент 107 содержит в основной камере 122 несколько крыльчатых элементов 123. Крыльчатые элементы 123 выступают в виде выступов во внутреннее пространство 115, которое образует основную камеру 122. В этой основной камере 122 происходит смешивание компонентов тем, что компоненты захватываются крыльчатыми элементами и перемещаются. По меньшей мере часть крыльчатых элементов может быть выполнена в виде направляющего элемента для транспортировки компонентов через внутреннее пространство 115 в направлении выходного отверстия 120 .
Соседние, расположенные друг за другом относительно оси 108 ротора крыльчатые элементы не должны иметь одинаковое расстояние друг от друга. Например, расстояние крыльчатого элемента 123, который расположен ближе всего к выходному отверстию 120, до крыльчатого элемента 126 меньше, чем расстояние крыльчатого элемента 126 до крыльчатого элемента 128.
На фиг. 2b показана первая предварительная камера 121 в разрезе динамического смесителя в зоне первой части 4 корпуса. Линия разреза обозначена как Α-A на фиг. 2а. Плоскость разреза проходит перпендикулярно оси ротора и проходит через первую предварительную камеру 121. Оба входных канала 110, 111 входят в первую предварительную камеру 121. В первой предварительной камере 121 расположены возмущающие элементы 175, которые выступают из дна 166 предварительной камеры 121 в предварительную камеру. Эти возмущающие элементы расположены неподвижно и разделяют поток наполнительной массы. Предпочтительно, они имеют в направлении 169 вращения сначала непрерывно увеличивающееся поперечное сечение, которое проходит через максимум, а затем непрерывно уменьшается. Аналогично возмущающим элементам 175 выполнены захватные элементы 176. Они выступают из вращательной поверхности 129 в первую предварительную камеру 121. Эти захватные элементы 176 приводятся в движение вместе с вращательной поверхностью 129, когда роторный элемент 103 выполняет вращательное движение. Наружные захватные элементы 176 соскребают компоненты с выходных отверстий каналов 110, 111 и направляют их в первую предварительную камеру 121. За счет этих мер достигается остающееся постоянным соотношение смешивания компонентов. Захватные элементы 176 и возмущающие элементы 17 5 обеспечивают совместно распределение компонентов и их первое предварительное смешивание в наполнительную массу, прежде чем они через выходные отверстия 130 и 131 попадают во вторую предварительную камеру 117. Выходные отверстия 130, 131 расположены во вращательной поверхности 12 9 и показаны на фиг. 2а.
Крышка 167 первой предварительной камеры показана лишь на фиг. 2а на вращательной поверхности 129. Между дном 166 и крышкой 167 проходит внутренняя стенка 165, которая является частью первой части 104 корпуса.
Внутренние захватные элементы 176 могут совместно со ступицей роторного элемента 103 и вращательной поверхностью 129 образовывать направляющую выемку 164. С помощью направляющей выемки 164 роторный элемент 103 скользит по выступу 169 первой части корпуса. Роторный элемент 103 также с помощью выступа 169 удерживается в динамическом смесителе.
На фиг. 2с показан разрез второй предварительной камеры 117. Этот разрез динамического смесителя проходит в зоне соединения между первой частью 104 корпуса и второй частью 105 корпуса. Положение разреза обозначено позицией В-В на фиг. 2а. Плоскость разреза проходит перпендикулярно оси 108 ротора. Вращательная поверхность 119 образует крышку второй предварительной камеры 117. Вращательная поверхность 129 образует дно второй предварительной камеры 117.
Как показано на фиг. 2с, наполнительная масса входит через выходные отверстия 130, 131 первой предварительной камеры 121 во вторую предварительную камеру 117 и выходит из второй предварительной камеры 117 по меньшей мере через одно выходное отверстие 171, которое показано на фиг. 2d. Во второй предварительной камере 117 находится несколько смесительных элементов 118. Смесительные элементы 118 выступают из роторного элемента 103 или из вращательной поверхности 119 во вторую предварительную камеру 117. Наполнительная масса за счет сил срезания, которые прикладываются с помощью вращательной поверхности 119, а также вращательной поверхности 129, по меньшей мере частично приводятся во вращательное движение.
Смесительные элементы 118 могут быть выполнены в виде крыльчатых элементов 177, 178, при этом крыльчатый элемент 178 может иметь соответствующие захватному элементу 176 геометрические размеры. С помощью крыльчатых элементов 178 на вращательной поверхности 119 вместе с крыльчатыми элементами 177 компоненты смешиваются как в плоскости, параллельной оси вращения, так и в плоскости, перпендикулярной оси вращения.
Дополнительные блоки 179 цилиндрических сегментов выполнены в виде части первой части 104 корпуса. Предусмотрены ограничения 172 в виде части второй части 105 корпуса, с целью выполнения зоны прохода из второй предварительной камеры 117 в основную камеру 122 в виде узкого места. Через это узкое место должна проходить наполнительная масса, так что она лишь после прохождения через узкое место может попадать в основную камеру 122, т.е. с ограничением канализируется из второй предварительной камеры 117 в основную камеру 122.
Входная зона основной камеры 122 показана на фиг. 2d в разрезе динамического смесителя в зоне второй части 105 корпуса. Положение разреза обозначено на фиг. 2а позицией С-С. Обращенная к основной камере 122 сторона вращательной поверхности 119 частично закрыта крышевым элементом 172 второй части 105 корпуса. Через выходное отверстие 171 наполнительная масса попадает в основную камеру 122.
Дополнительные направляющие элементы 18 0 могут быть предусмотрены в выходном отверстии 171 или непосредственно за ним, с целью лучшего распределения входящего потока компонентов в основной камере 122.
Входящие в осевом направлении, образующие пастообразную наполнительную массу компоненты отклоняются в середине, т.е. поперек оси 108 ротора, в смесительную камеру, которая выше называлась первой предварительной камерой 121. При входе в первую предварительную камеру 121, компоненты с меньшим объемным потоком вводятся в объемный поток компонентов с большим объемным потоком, затем с помощью расположенных на роторном элементе 103 крыльчатых элементов или захватных элементов 176 срезаются с выходных отверстий входных каналов 110, 111 и направляются в первую предварительную камеру 121, где наполнительная масса подвергается первому грубому смешиванию с помощью крыльчатых элементов 60, 160, и/или захватных элементов 176, и/или возмущающих элементов 175. Первая предварительная камера 121 ограничена в направлении выходного отверстия 120 находящимся на роторном элементе 103 дисковым элементом, который образует вращательную поверхность 12 9. Этот дисковый элемент имеет по меньшей мере одно отверстие, и/или образует на окружности кольцевой зазор с корпусом. Отверстие и/или кольцевой зазор обеспечивает возможность прохождения потока наполнительной массы во вторую предварительную камеру 117. Здесь компоненты смешиваются далее с помощью радиальных или осевых крыльчатых элементов 177, 178. Затем выполненные во второй предварительной камере 117 отверстия направляют наполнительную массу в смесительную зону основной камеры 22, 122, в которую она может входить в радиальном направлении. Установленные специально во входной зоне основной камеры 122 осевые дуговые крыльчатые элементы 138 срезают наполнительную массу непосредственно при входе в основную камеру 122 и транспортируют наполнительную массу в направлении оси 108 ротора. По меньшей мере часть крыльчатых элементов 123, 126, 128, 137 имеет радиальные, транспортирующие в направлении выходного отверстия направляющие элементы. Наряду с динамическими смесительными составляющими частями роторного элемента и возможно имеющимися неподвижными направляющими и возмущающими элементами, динамический смеситель может иметь дополнительно также статические смесительные составляющие части в основной камере 122.
Было установлено, что задача смешивания в основной камере 22, 122 значительно улучшается за счет предусмотрения второй предварительной камеры 17, 117, в которой происходит дополнительное предварительное смешивание с относительно небольшим сопротивлением потоку и небольшим крутящим моментом роторного элемента 3, 103. Таким образом, в целом может быть значительно уменьшена конструктивная длина динамического смесителя в соответствии с каждым из примеров выполнения, уменьшено содержимое и сокращено потребление энергии.
На фиг. 3 показан роторный элемент для использования в динамическом смесителе, согласно одному из предыдущих примеров выполнения. Роторный элемент соответствует показанному на фиг. 2а роторному элементу 103, поэтому одинаковые части обозначены теми же позициями, как и на фиг. 2. Однако, в этой связи не следует понимать в качестве ограничения, что роторный элемент применим лишь в связи с показанным на фиг. 2а примером выполнения. Роторный элемент можно с небольшим согласованием с геометрией корпуса применять также в корпусе, согласно одному из других примеров выполнения. Роторный элемент 103 имеет ось 108 ротора, вдоль которой расположена ступица 135 ротора. Ступица 135 ротора несет вращательную поверхность 129, которая содержит выходные отверстия 130, 131. Через эти выходные отверстия 130, 131 выходят подаваемые из входных каналов 110, 111 (см. фиг. 2а) в первую предварительную камеру 121 компоненты во вторую предварительную камеру 117. Второе ограничение второй предварительной камеры 117 образует вращательная поверхность 119, которая установлена по потоку после вращательной поверхности 129 на ступице 135 роторного элемента. В окружном направлении предварительная камера 117 ограничена второй частью 105 корпуса (см. фиг. 2а).
Компоненты предварительно смешиваются с помощью смесительного элемента 118, который расположен во второй предварительной камере 117 на ступице 135 роторного элемента в плоскости, перпендикулярной ступице роторного элемента, и, возможно, с помощью других смесительных элементов, которые выступают из вращательной поверхности 119 во вторую предварительную камеру 117 в плоскости, параллельной ступице 135 роторного элемента. Для попадания в основную камеру 122 (см. фиг. 2а), компоненты обтекают вращательную поверхность 119. Между вращательной поверхностью 119 и внутренней стенкой второй части корпуса остается узкий кольцеобразный зазор, через которые проходят компоненты. Кроме того, по потоку после вращательной поверхности 119 в основной камере 22, 122 расположены крыльчатые элементы 123, 126, 128, которые могут быть выполнены в виде направляющих элементов и оказывать в этом случае транспортирующее действие на наполнительную массу в направлении выходного отверстия 20, 12 0. Дополнительно к этому могут быть предусмотрены крыльчатые элементы 137, которые выполнены ромбовидными, как показано, например, в WO 98/43727. Кроме того, показан дуговой крыльчатый элемент 138, который непосредственно граничит с вращательной поверхностью 119 и срезает приходящую из входных отверстий наполнительную массу и направляет в основную камеру 22, 122. Аналогичные крыльчатые элементы могут быть также расположены дальше вниз по потоку, которые обеспечивают соскребание наполнительной массы со стенки основной камеры 22, 122.
Предпочтительно, аналогичные крыльчатые элементы расположены на одинаковой высоте противоположно друг другу, при этом высота измеряется вдоль оси 108 ротора.
В качестве альтернативного решения, роторный элемент может проходить лишь до входной зоны в основную камеру 22, 122, согласно каждому из указанных выше примеров выполнения. В самой основной камере может быть расположен статический смесительный элемент, который не изображен на фигурах.
1. Динамический смеситель (1, 100) для нескольких текучих компонентов, содержащий корпус (2, 102) и роторный элемент (3, 103), который расположен с возможностью вращения в корпусе, при этом корпус имеет входное отверстие (12, 13, 112, 113) по меньшей мере для каждого компонента и по меньшей мере одно выходное отверстие (20, 120), при этом между роторным элементом (3, 103) и корпусом (2, 102) предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство (15, 115), в котором расположен соединенный с роторным элементом смесительный элемент (7, 107), при этом корпус содержит первую предварительную камеру (21, 121), вторую предварительную камеру (17, 117) и основную камеру (22, 122), при этом вторая предварительная камера (17, 117) расположена по потоку после первой предварительной камеры (21, 121), так что предусмотрено прохождение компонентов через первую предварительную камеру (21, 121) перед вхождением компонентов во вторую предварительную камеру (17, 117), отличающийся тем, что смесительный элемент (60, 160) выполнен в виде захватного элемента или плечевого элемента, при этом захватный элемент или плечевой элемент имеют кривизну, и кривизна передней стороны (61) является выпуклой, а кривизна задней стороны (62) является вогнутой.
2. Динамический смеситель по п. 1, в котором во второй предварительной камере (17, 117) компоненты направляются радиально от корпуса в направлении роторного элемента и предварительно смешиваются с помощью расположенных со стороны корпуса или на роторном элементе смесительных элементов (18, 118), прежде чем они после отклонения в осевом направлении направляются в основную камеру (22, 122).
3. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором во второй предварительной камере (17, 117) предусмотрен смесительный элемент (18, 118).
4. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором в первой предварительной камере (21, 121) предусмотрен смесительный элемент (60, 160, 175, 176).
5. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором смесительный элемент (18, 175) выполнен в виде штифтового элемента.
6. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором смесительный элемент в основной камере имеет по меньшей мере один крыльчатый элемент (23, 33, 43, 53, 123, 126, 128, 137, 177), который выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия (12, 13, 112, 113) к выходному отверстию (20, 120).
7. Динамический смеситель по п. 6, в котором по меньшей мере один крыльчатый элемент перекрывает не больше 50% проходящей через промежуточное пространство (15, 115) плоскости, которая содержит крыльчатый элемент и ориентирована перпендикулярно оси (8, 108) ротора.
8. Динамический смеситель по п. 6, в котором предусмотрен первый крыльчатый элемент и второй крыльчатый элемент расположен по потоку после первого крыльчатого элемента, при этом кратчайшее расстояние между первым крыльчатым элементом и вторым крыльчатым элементом составляет по меньшей мере одну треть расстояния между роторным элементом (3, 103) и заданным второй частью (105) корпуса ограничением основной камеры (22, 122).
9. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором между второй предварительной камерой (17, 117) и основной камерой (22, 122) и корпусом предусмотрено выходное отверстие (71, 171) для прохождения компонентов.
10. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором между второй предварительной камерой (17, 117) и первой предварительной камерой (21, 121) расположена вращательная поверхность (19, 129).
11. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором роторный элемент установлен в первой части (4, 104) корпуса.
12. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере у одного из входных отверстий (12, 13, 112, 113) первой части (4) корпуса предусмотрено приспособление для прокалывания содержащего компоненты сосуда.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к динамическому смесителю для вязких компонентов и может использоваться, в частности, для смешивания стоматологических масс. Смеситель содержит ротор и корпус, который имеет передние впускные отверстия для компонентов и, по меньшей мере, одно заднее выпускное отверстие. Внутреннее пространство ротора содержит предварительную камеру и основную камеру, соединенные сужающимся переходным участком. Смеситель имеет, по меньшей мере, один отдельный канал в качестве прохода из предварительной камеры в основную камеру. Ширина отдельного канала проходит по части периметра переходного участка. Технический результат состоит в возможности точного регулирования концентрации подлежащих смешиванию компонентов при временных колебаниях их концентрации и достижении высокой степени гомогенизации. 19 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к динамическому смесителю, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Из WO 2005/041878 того же заявителя известен динамический смеситель для смешивания компонентов с различными объемными долями, в частности, для изготовления слепочной массы для зубных слепков. Во внутреннем пространстве корпуса смесителя расположена предварительная камера, внутри которой смесительный ротор имеет распределительное тело для распределения компонентов вокруг своей оси вращения с целью достижения за счет этого правильного соотношения смешивания и для предотвращения включений воздуха. Затем предварительно смешанные компоненты проходят для их полного смешивания, по меньшей мере, через одно проходное отверстие в основную камеру.
Цель разделения на две отдельные смесительные камеры состоит в том, что в предварительной камере уже достигается глобальная гомогенизация смеси компонентов, в то время как затем в основной камере происходит локальная гомогенизация. А именно, смешивание двух и более компонентов требует как на глобальном уровне равномерного точечного распределения компонентов по всему поперечному сечению потока, так и на локальном уровне возможно меньшего местного отклонения от средней концентрации. При этом распределительное тело хотя и обеспечивает увеличение поверхности распределения для компонентов, размер которой является существенным для предварительного смешивания компонентов на глобальном уровне, однако увеличение поверхности ограничено на основании принудительных условий вдоль оси ротора.
К этому добавляется в качестве важного фактора возможно длительное время пребывания внутри предварительной камеры в начале процесса смешивания, поскольку необходимо учитывать начальные колебания концентрации подаваемых компонентов, в частности, для компонента с меньшей объемной долей. За счет подходящего времени пребывания внутри предварительной камеры можно выравнивать начальные отклонения концентрации подаваемых компонентов и тем самым предотвращать брак выходящего первоначально из смесителя смешанного продукта. При этом в известном смесителе можно влиять на длительность пребывания внутри предварительной камеры лишь с помощью выбранного размера проходного отверстия.
В DE 100 15 133 С1 раскрыт другой динамический смеситель с расположенной в переднем участке камерой, выполненной в форме купола первой смесительной лопастью, которая имеет выполняющие функции проходов выемки и которая на своем наружном радиальном отрезке проходит вдоль проходящей в форме воронки внутренней стенки корпуса. В осевом направлении за ней расположена вторая смесительная лопасть с проходами так, что проходы одной смесительной лопасти закрываются не свободной частью другой смесительной лопасти. За счет этого достигается захват не захваченного первой смесительной лопастью материала с высокой вероятностью второй смесительной лопастью.
За счет такого расположения лопастей можно в зависимости от количества смесительных лопастей достигать высокой степени гомогенизации смеси. Однако слабо учитывается начальное отклонение концентрации подаваемых компонентов. А именно, на длительность пребывания подаваемых компонентов на каждой смесительной лопасти можно оказывать положительное влияние лишь с помощью возможно меньших размеров соответствующих выемок, поскольку плоская длина смесительной лопасти должна соответствовать или, соответственно, превосходить величину выемок другой смесительной лопасти. Это обеспечивает возможность лишь сравнительно небольшой длительности пребывания на соответствующих смесительных лопастях, так что едва ли можно выравнивать временные колебания концентрации. Кроме того, прежде всего за счет доли материала, который захватывается лишь одной из обеих смесительных лопастей, необходимо ожидать значительного ухудшения начального соотношения смешивания.
Исходя из этого, в основу изобретения положена задача такой модификации динамического смесителя указанного в начале вида, что при исключении указанных выше недостатков обеспечивается точное регулирование концентрации подаваемых компонентов также при временных колебаниях их концентрации при одновременно высокой степени гомогенизации на глобальном и локальном уровне, при этом должна быть минимизирована также его конструктивная длина за счет повышенной эффективности, по меньшей мере, на одну смесительную ступень.
Указанная задача решена с помощью динамического смесителя, согласно пункту 1 формулы изобретения. За счет окружного расположения (по периметру) отдельных пропускных каналов образуется, согласно изобретению, объемный поток между предварительной камерой и основной камерой лишь в этих локальных зонах. За счет этого происходит продленное пребывание компонентов в предварительной камере, так что выравниваются временные колебания концентрации подаваемых компонентов.
В предпочтительном варианте выполнения, согласно пункту 6 формулы изобретения, для предварительного смешивания на глобальном уровне перед отдельными каналами расположена, по меньшей мере, одна имеющая большую поверхность смесительная лопасть с проходными отверстиями. Таким образом обеспечивается, согласно изобретению, объемный поток между предварительной камерой и основной камерой лишь во время временного перекрытия поверхностей между вращающимися проходными отверстиями и отдельными каналами.
Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения заданы в других зависимых пунктах формулы изобретения.
Ниже приводится подробное пояснение изобретения на основании предпочтительного варианта выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, из которого следуют другие свойства и преимущества изобретения. Фигуры, описание и формула изобретения содержат многочисленные признаки в комбинации, которые специалист может рассматривать также по отдельности и объединять в целесообразные другие комбинации.
При этом на фигурах изображено:
фиг.1 - динамический смеситель, согласно изобретению, при этом корпус изображен в частичном осевом разрезе, вид сбоку;
фиг.2 - динамический смеситель, согласно фиг.1, вид спереди;
фиг.3 - динамический смеситель, вид спереди, согласно фиг.2, при этом удалена крышка корпуса;
фиг.4 - динамический смеситель, вид спереди, согласно фиг.3, при этом из корпуса удален ротор;
фиг.5 - динамический смеситель, согласно фиг.1-4, вид сзади;
фиг.6 - динамический смеситель, согласно фиг.1-5, в изометрической проекции; и
фиг.7 - динамический смеситель, согласно фиг.1-6, в разнесенной изометрической проекции.
Показанный на фиг.1-7 динамический смеситель 1 содержит корпус 2 с телом 3 корпуса, которое закрывается с герметизацией с передней стороны крышкой 4. Для этого крышка 4 имеет цилиндрическую наружную и внутреннюю стенки 6 и 7, расположенные в радиальном направлении на расстоянии друг от друга, между которыми входит имеющаяся на передней стороне в теле 3 корпуса цилиндрическая уплотнительная манжета 5. Вдоль периметра уплотнительной манжеты предусмотрены кольцеобразные выемки 8а, 8b, в которые входят с геометрическим замыканием соответствующие образованные вдоль внутренней стороны наружной стенки 6 крышки 4 выступы.
Имеющая форму кругового диска передняя стенка 9 крышки 4 имеет концентричное отверстие 10 для ротора, которое окружено с наружной стороны цилиндрическим гнездом 11 с несколько большим внутренним диаметром. Впускные отверстия 12, 13 выполнены с различными размерами, при этом впускное отверстие 12 с меньшим диаметром предусмотрено для подачи компонента с меньшей объемной долей при смешивании компонентов. Впускные отверстия 12, 13 окружены на наружной стороне крышки соответствующим цилиндрическим гнездом 14, 15 для патронов с соответствующими компонентами. Внутренний диаметр гнезда 14 имеет больший внутренний диаметр, чем небольшое впускное отверстие 12, в то время как большое впускное отверстие 13 и внутренний диаметр его гнезда 15 имеют одинаковую величину.
За проходящей в осевом направлении уплотнительной манжетой 5 примыкает в теле 3 корпуса сужающийся переходной участок 16. Ограниченное внутренними стенками крышки 4 и переходным участком 16 внутреннее пространство образует предварительную камеру 17, внутри которой происходит предварительное смешивание компонентов относительно глобальной гомогенизации смеси.
На своем заднем конце переходной участок 16 входит в проходящий в осевом направлении короткий цилиндрический участок 18 тела 3 корпуса. За коротким цилиндрическим участком 18 следует после резкого ступенчатого сужения длинный цилиндрический участок 19 с небольшим внутренним диаметром. На заднем конце длинного цилиндрического участка 19 после другого конического сужения 21 расположено цилиндрическое выпускное отверстие 20. Внутреннее пространство тела 3 корпуса, которое ограничено внутренней боковой кромкой 16а переходного участка 16, а также внутренними стенками короткого и длинного цилиндрического участка 18 и 19, соответствует основной камере 22 для смешивания компонентов на локальном уровне.
Вдоль внутренней стенки 16b переходного участка 16 образованы по периметру четыре отдельных углубления 23а-d. Углубления 23а-d проходят по своей длине радиально наклонно назад по существу по всему переходному участку, при этом они на своем переднем закрытом конце граничат с наружной боковой кромкой 16с переходного участка 16, а на своем заднем конце в зоне своей боковой кромки 16а открыты, так что они проходят из предварительной камеры 17 в основную камеру 22. Ширина углублений 23а-d проходит лишь по части окружности переходного участка 16. При этом соседние углубления 23а-d имеют в окружном направлении переходного участка 16 одинаковое расстояние между ними. За счет углублений создаются отдельные каналы 23а-d для предварительно смешанных компонентов, которые обеспечивают возможность перехода из предварительной камеры 17 в основную камеру 22. В наружной стенке корпуса имеются соответствующие углублениям 23а-d на внутренней стороне локальные выступы 24а-d.
Указанный корпус 2 имеет длину около 6 см и на своей передней стороне ширину около 4 см и состоит из отлитой под давлением пластмассы.
В корпусе 2 расположен ротор 30. Ротор 30 имеет ось 31 ротора, которая выступает через отверстие 10 для ротора и цилиндрическое гнездо 11 в передней стенке 9 крышки 4 и тем самым обеспечивает возможность соединения на своем переднем свободном конце с приводным валом смесителя.
В задней зоне предварительной камеры 17 расположена задняя смесительная лопасть 33 на оси 31 ротора. Внутренний участок 34 задней смесительной лопасти 33 имеет форму проходящего в радиальном направлении, плоского кругового диска, который расположен концентрично вокруг роторной оси 31. К наружной окружности внутреннего участка 34 лопасти примыкает наружный участок 35 лопасти, который содержит четыре лопатки 36а-d, которые имеют каждая по существу форму изогнутого сегмента кругового кольца. Лопатки 36а-d расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и, исходя из внутреннего участка 34 лопасти, наклонены вперед в радиальном направлении, так что наружный участок 35 лопасти на своей впускной стороне имеет направленную радиально внутрь впадину. За счет достигаемой тем самым тарельчатой формы задняя смесительная лопасть 33 служит в качестве временного приемного резервуара во время процесса регулирования концентрации и предварительного смешивания компонентов.
В центральной зоне каждой из лопаток 36а-d расположен соответствующий завихряющий элемент 37а-d в виде осевого имеющего форму цапфы выступа. Две боковые кромки 38а, b каждой из лопаток 36а-d скошены назад. За счет одинакового расстояния между соседними лопатками 36а-d в направлении периметра задней смесительной лопасти образованы четыре проходных отверстия 39а-d для компонентов.
Наружный контур образованной так задней смесительной лопасти 33 согласован с внутренней стенкой 16b переходного участка 16, при этом наклон и длина лопаток 36а-d по существу соответствуют наружному контуру внутренней стенки 16b переходного участка 16, и расположенный сзади короткий цилиндрический участок 18 по существу совпадает по своему поперечному сечению с внутренним участком 34 лопасти. За счет этого достигается уплотнение предварительной камеры 17 от основной камеры 22, так что пропускание компонентов происходит лишь через проходные отверстия 39а-d и расположенные сзади отдельные каналы 23а-d. При этом ширина проходных отверстий 39а-d и ширина отдельных каналов 23а-d имеют примерно одинаковый порядок величины, при этом переходные отверстия 39а-d предпочтительно несколько шире. Минимальное расстояние в осевом направлении между внутренней стенкой 16b переходного участка 16 и задней смесительной лопастью 33 предотвращает сильное трение друг с другом этих элементов при вращении оси 31 ротора и вызываемое ходкостью смесительной лопасти сбрасывание материала вдоль внутренней стенки.
Ротор 30 содержит внутри предварительной камеры 17 в осевом направлении перед задней смесительной лопастью 33 переднюю смесительную лопасть 40. Передняя смесительная лопасть 40 состоит по существу из четырех планкообразных смесительных лопастей 41а-d. Смесительные лопасти 41а-d проходят в радиальном направлении от оси 31 ротора с длиной, которая при рассматривании в радиальном направлении достигает наружной окружности расположенной за ними задней смесительной лопасти 33. При этом они граничат изнутри с внутренней стенкой 7 крышки 4, но не соприкасаются со стенкой. При этом смесительные лопасти 41а-d расположены каждая перед проходным отверстием 39а-d, так что их площадь проекции в осевом направлении выступает в соответствующее одно из проходных отверстий 39а-d. Ширина смесительных лопастей 41а-d меньше ширины проходных отверстий 39а-d, так что проходные отверстия 39а-d не перекрываются, как показано, в частности, на фиг.3 на виде спереди. Площадь поперечного сечения в осевом направлении смесительных лопастей 41а-d имеет форму трапеции, при этом проходящие в осевом направлении стороны соответствующей лопастной лопатки 41а-d выполнены с такой наклонной поверхностью, что она в направлении R вращения смесительной лопасти имеет подъем. При этом задняя сторона выполнена с меньшим подъемом и с большей поверхностью.
Внутри основной камеры 22 ротор 30 имеет пять других смесительных лопастей 42а-d, 43. В конце короткого цилиндрического участка 18 расположена смесительная лопасть 43, которая по сторонам и сзади граничит со ступенчатым сужением между коротким цилиндрическим участком 18 и длинным цилиндрическим участком 19, не соприкасаясь со стенкой. При этом смесительная лопасть 43 состоит из четырех по существу выполненных в своем радиальном поперечном сечении квадратных лопастных лопаток 44а-d, которые расположены каждая по периметру в зоне, в которой задняя смесительная лопасть 33 имеет в предварительной камере 17 проходные отверстия 39а-d. Однако лопастные лопатки 44а-d не выступают в радиальном направлении за наружный периметр внутреннего участка 34 задней смесительной лопасти 33. За счет окружного кольцеобразного выступа вдоль оси 31 ротора лопастные лопатки 44а-d соединены друг с другом в своем начальном участке.
В осевом направлении прохождения примыкающего длинного цилиндрического участка 19 предусмотрены четыре другие смесительные лопасти 42а-d, содержащие каждая четыре лопастные лопатки. Все лопастные лопатки смесительных лопастей 42а-d выполнены идентично и имеют в радиальном направлении по существу зазубренную форму, которая округлена на передней в направлении R вращения стороне. В осевом направлении они выполнены длиннее, чем лопатки 44а-d. Лопатки смесительных лопастей 42а-d граничат с внутренней стенкой длинного цилиндрического участка 18, но не соприкасаются со стенкой. При этом они выровнены по периметру относительно лопаток следующих смесительных лопастей 42а-d, при этом расположение происходит позади одной из лопаток 44а-d смесительной лопасти 43. Четыре проходящих в осевом направлении, удлиненных выступа оси 31 ротора проходят от задней стороны задней смесительной лопасти 33 через соответствующие лопатки 44а-d вплоть до соответствующих лопаток самой передней из лопаток 42а-d.
В процессе смешивания компонент с небольшой объемной долей продавливается через небольшое впускное отверстие 12, а компонент с более высокой объемной долей продавливается через большое впускное отверстие 13 в предварительную камеру 17. При прохождении передней смесительной лопасти 40 вызывается первое завихрение, в частности, компонента с меньшей объемной долей, после чего компоненты попадают на тарельчатую поверхность задней смесительной лопасти 33.
За счет ограниченной ширины отдельных каналов 23а-d, которые дополнительно к этому открыты лишь временно, а именно во время осевого перекрывания с проходными отверстиями 39а-d вращающейся задней смесительной лопасти 33, выход компонентов из предварительной камеры 17 в основную камеру 22 замедляется. За счет подходящего выбора числа и размера отдельных каналов 23а-d, а также проходных отверстий 39а-d обеспечивается возможность регулирования в широких пределах, почти произвольно, длительности пребывания компонентов на тарельчатой поверхности задней смесительной лопасти 33. За счет этого можно, например, достигать того, что в начале процесса смешивания предварительная камера должна быть сначала почти полностью заполнена подаваемыми компонентами, прежде чем компоненты попадут в основную камеру.
За счет выполнения с большой поверхностью задней смесительной лопасти 33 в этот промежуток времени регулируется с высокой точностью концентрация соответствующих компонентов смеси и одновременно выполняется предварительное смешивание для достижения тем самым глобальной гомогенизации смеси. Последнее улучшается, в частности, с помощью элементов 37а-d на лопастных лопатках 36а-d, которые вызывают завихрение компонентов, соответственно, предварительной смеси во время перемещения вдоль поверхности задней смесительной лопасти 33.
Одновременно срезающее действие передней смесительной лопасти 40 со скошенными осевыми боковыми кромками ее смесительных лопастей 41а-d способствует процессу смешивания. Поскольку поверхность их осевой проекции выступает в соответствующее одно проходное отверстие 39а-d задней смесительной лопасти 33, то предотвращается попадание подаваемых компонентов непосредственно в проходные отверстия 39а-d без попадания на наружный, соответственно, внутренний лопастной участок 35 или, соответственно, 34. Кроме того, имеющая большую поверхность задняя боковая кромка смесительных лопастей 41а-d обеспечивает перенаправление предварительно смешанной массы в направлении проходных отверстий 39а-d для подачи в отдельные каналы 23а-d.
Таким образом, уже в предварительной камере 17 достигается высокая степень глобальной гомогенизации смеси. За счет этого можно уменьшать количество смесительных лопастей 42а-d, 43 в основной камере 22 с получением, тем не менее, отличной степени глобальной и локальной гомогенизации смеси при выходе из выпускного отверстия 20. Это приводит к экономящему стоимость и конструктивное пространство выполнению смесителя 1, в частности, относительно его общей осевой длины.
Из описания предпочтительного примера выполнения для специалиста очевидны многочисленные модификации без выхода за объем защиты изобретения, который задается формулой изобретения.
Так, число отдельных каналов 23а-d не обязательно должно соответствовать числу проходных отверстий 39а-d для обеспечения желаемой длительности пребывания смеси в предварительной камере 17. Кроме того, переходной участок 16 может быть реализован не в виде интегральной части корпуса 2. Например, при этом может быть предусмотрен во внутреннем пространстве корпуса 2 сужающийся в дальнем направлении элемент.
Кроме того, отдельные каналы 23а-d и/или проходные отверстия 39а-d могут изменяться по своей ширине, в частности, иметь увеличивающуюся или уменьшающуюся ширину вдоль переходного участка 16 для регулирования тем самым желательного объемного потока из предварительной камеры 17 в основную камеру 22. Может изменяться также их глубина.
Кроме того, отдельные каналы 23а-d могут иметь наряду с их длиной в радиальном направлении к центру и направленной косо назад длиной также окружное наклонное положение вдоль переходного участка 16, так что объемный поток компонентов из предварительной камеры 17 в основную камеру 22 имеет наряду с центральной составляющей также окружные составляющие.
Кроме того, в компонент с более высокой объемной долей можно подмешивать более одного другого компонента с небольшой объемной долей. В этом случае необходим дополнительный вход в передней стенке 9 крышки 4. Кроме того, выполнение динамического смесителя 1 обеспечивает также преимущества, когда компоненты имеют одинаковое соотношение смешивания, при этом необходимо предусматривать одинаковые впускные отверстия 12, 13.
Конструктивная длина корпуса 2 смесителя может изменяться в зависимости от вида и количества подлежащих смешиванию компонентов и количества предусматриваемых смесительных ступеней. Например, в смесителе для изготовления слепочных масс для зубных слепков возможна общая длина между 3 см и 10 см.
Перечень позиций
1. Динамический смеситель
2. Корпус
3. Тело корпуса
4. Крышка
5. Уплотнительная манжета
6. Наружная стенка крышки
7. Внутренняя стенка крышки
8а, b. Выемки
9. Передняя стенка крышки
10. Отверстие для ротора
11. Цилиндрическое гнездо
12. Небольшое впускное отверстие
13. Большое впускное отверстие
14. Гнездо малого впускного отверстия
15. Гнездо большого впускного отверстия
16. Переходной участок
16а. Внутренняя боковая кромка переходного участка
16b. Внутренняя стенка переходного участка
16с. Наружная боковая кромка переходного участка
17. Предварительная камера
18. Короткий цилиндрический участок
19. Длинный цилиндрический участок
20. Выпускное отверстие
21. Сужение на стороне выпуска
22. Основная камера
23а-d. Отдельные каналы
24а-d. Выступы
30. Ротор
31. Ось ротора
32. Передний свободный конец ротора
33. Задняя смесительная лопасть
34. Внутренний участок лопасти
35. Наружный участок лопасти
36а-d. Лопатки
37а-d. Завихряющие элементы
38а, b. Боковая кромка лопастных лопаток
39а-d. Проходные отверстия
40. Передняя смесительная лопасть
41а-d. Лопатки
42а-d. Смесительные лопасти
43. Смесительная лопасть
44а-d. Лопатки
R. Направление вращения ротора.
1. Динамический смеситель для компонентов от низкой до высокой вязкости, в частности, для смешивания стоматологических масс, содержащий ротор (30) и корпус (2), который имеет передние впускные отверстия (12, 13) для компонентов и, по меньшей мере, одно заднее выпускное отверстие (20), и внутреннее пространство которого содержит предварительную камеру (17) и основную камеру (22), при этом предварительная камера (17) в дистально сужающемся переходном участке (16) входит в основную камеру (22), отличающийся тем, что в нем предусмотрен, по меньшей мере, один отдельный канал (23a-d) в качестве прохода из предварительной камеры (17) в основную камеру (22), при этом ширина отдельного канала (23a-d) проходит по части периметра переходного участка (16).
2. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что сужение проходит по существу конически.
3. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что в нем предусмотрены, по меньшей мере, два, предпочтительно четыре отдельных канала (23a-d).
4. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что соседние отдельные каналы (23a-d) имеют в направлении по периметру переходного участка (16) одинаковое расстояние друг от друга.
5. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что каждый отдельный канал (23a-d) образован углублением во внутренней стенке корпуса (2).
6. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что ротор (30) внутри предварительной камеры (17) имеет заднюю смесительную лопасть (33) с наружным участком (35) лопасти, который расположен в осевом направлении перед переходным участком (16), при этом в наружном участке (35) лопасти образовано, по меньшей мере, одно проходное отверстие (39a-d).
7. Динамический смеситель по п.6, отличающийся тем, что наружный участок (35) лопасти имеет со стороны впуска направленную радиально внутрь впадину.
8. Динамический смеситель по п.6, отличающийся тем, что наружный участок лопасти со стороны выпуска расположен вдоль внутренней стенки (16b) переходного участка (16) на минимальном, предотвращающем трение осевом расстоянии.
9. Динамический смеситель по п.6, отличающийся тем, что в нем предусмотрен концентричный внутренний участок (34) задней смесительной лопасти (33), при этом внутренний участок (34) лопасти со стороны впуска имеет проходящую в радиальном направлении по существу плоско поверхность.
10. Динамический смеситель по п.6, отличающийся тем, что количество проходных отверстий (39a-d) соответствует количеству отдельных каналов (23a-d).
11. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что ширина соответствующего проходного отверстия (39a-d) и/или расстояние по периметру между соседними проходными отверстиями (39а-d) по существу соответствует ширине отдельного канала (23a-d) и расстоянию между отдельными каналами (23a-d).
12. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что каждое сквозное отверстие (39a-d) проходит до наружного края наружного участка (35) лопасти.
13. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что длина каждого проходного отверстия (39a-d) проходит по существу в радиальном направлении по всему наружному участку (35) лопасти.
14. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что вдоль боковых ограничений проходного отверстия (39a-d) образована соответствующая наклонная кромка (38а, b) в наружном участке (35) лопасти.
15. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что на расположенной со стороны впуска поверхности наружного участка (35) лопасти расположены проходящие в осевом направлении завихряющие элементы (37a-d).
16. Динамический смеситель по любому из пп.6-10, отличающийся тем, что ротор (30) имеет внутри предварительной камеры (17) переднюю смесительную лопасть (40), по меньшей мере, с одной проходящей в радиальном направлении лопаткой (36а-d), площадь осевой проекции которой выступает в соответствующее проходное отверстие (39a-d) задней смесительной лопасти (33).
17. Динамический смеситель по п.16, отличающийся тем, что количество лопаток (36a-d) передней смесительной лопасти (40) соответствует количеству проходных отверстий задней смесительной лопасти (33).
18. Динамический смеситель по п.16, отличающийся тем, что проходящие в осевом направлении стороны каждой лопатки (36a-d) выполнены с такой наклонной поверхностью, что они имеют подъем в направлении (R) вращения смесительной лопасти.
19. Динамический смеситель по п.1, отличающийся тем, что ротор (30) внутри основной камеры (22) имеет несколько выровненных по периметру смесительных лопастей (42a-d) с отдельными лопатками.
20. Динамический смеситель по п.19, отличающийся тем, что ротор (30) внутри основной камеры (22) имеет перед выровненными по периметру смесительными лопастями (42a-d) смесительную лопасть (43) с большей радиальной поверхностью своих лопаток.
www.findpatent.ru
