JP5389032B2 - ダイナミックミキサー - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1のプリアンブルに従うダイナミックミキサーに関する。
体積の異なる材料を混合する、特に歯科印象の成形材料を製造するダイナミックミキサーは、本出願人による特許文献1で知られている。プリチャンバーがミキサーハウジングの内部空間に配置され、プリチャンバー内の混合ローターは、材料間の正確な混合比率を達成し空気の含有を避けるために、その回転軸線周りに材料を分配する分配ボディーを有している。その後、事前に混合された材料は、それらを完全に混合するために、メインチャンバーに通じる少なくとも一つの通路開口を通り抜ける。
2つの別々の混合チャンバーに細分化する目的は、材料を混合する全体的な均一化は、既にプリチャンバーで達成されるが、一方、局所的な均一化がメインチャンバーで続いて行われることである。これは、2以上の材料を混合するときに、局所面における平均濃度からのできるだけ小さな局所的逸脱と同様に、全体面における全体の流れ断面の各点での均一した材料の分配の両方とを必要とするからである。この点において、分配ボディーは、明らかに材料の分配表面を拡大し、分配表面の拡大は、全体面で材料を事前混合するのに重要である。しかしながら、ローターの軸線に沿った表面の拡大は、ローターの軸線に沿う幾何学的制約により、制限される。
これに加えて、混合過程開始時のプリチャンバー内にできるだけ長い間材料が滞留することが重要な要素である。というのも、供給される材料、特に体積比のより小さい材料の初期における濃度の変動が予測されるからである。プリチャンバーでの適切な滞留時間を経て、供給される材料の初期における濃度の逸脱を相殺することができ、それゆえ、ミキサーから初期に生じる混合材料に対する無駄を避けることができる。この点において、従来のミキサーでは、プリチャンバー内の滞留時間は、通路開口の選択した寸法によってのみ影響を及ぼすことが可能である。
特許文献2は、前方のチャンバーセクションに配置されるドーム型の第一混合ローターを有する更なるダイナミックミキサーを開示している。第一混合ローターは通路として機能するカットアウトを有し、じょうご状に延びるハウジングの内壁に沿ってその外側の半径方向のセクションが延びる。第二混合ローターは、第一混合ローターの後方に同軸上に配置されていて、一方の混合ローターの通路が、他方の混合ローターの各々の非フリー部分によって覆われるように、配置されている。このように、第一混合ローターに係合されない材料が、高い確率で第二混合ローターに係合されるような状況が達成される。
この種のローター配置により、混合ローターの数によって均一性の高い混合が達成可能である。しかしながら、供給される材料の初期の濃度の逸脱については、ほとんど評価されていない。各々の混合ローターに供給される材料の滞留時間は、できる限り小さい個々のカットアウトの大きさによってのみ確実に影響されるので、一つの混合ローターの面の範囲は、他の各々の混合ローターのカットアウトの大きさに適合するかそれより大きくなければならない。このことは、各々の混合ローターでの比較的短い滞留時間のみしか可能にせず、一時的な濃度変動をほとんど補正できない。更に、とりわけ二つの混合ローターの一つによってのみ係合される材料によっては、初期の混合比率のかなりの悪化が予測される。
国際公開第WO2007/041878号公報 独国特許第100 15 133号公報
これを発端として、本発明は、材料の一時的な濃度変動を伴うときでさえ、全体面及び局所面で同時に高い均一性を伴って、供給される材料の濃度の正確な調節が保証されるような方法で、上記の不都合を避けながら、少なくとも一つの混合段階で効率が良くなることによりダイナミックミキサーの構造上の長さも最小化されて、前述した種類のダイナミックミキサーを更に発展させる目的に基づいている。
上記の目的は、特許請求項1に係るダイナミックミキサーによって満たされる。周辺に配置される個々の通路を介して、プリチャンバーとメインチャンバー間の体積流量がこれらの局所領域でのみ本発明に係る方法で制御される。これによりプリチャンバーでの材料の滞留時間が延びて、供給される材料の一時的な濃度の変動を相殺することができる。
特許請求項6に係る好ましい実施例では、通路開口を有する少なくとも一つの大きな面積の混合ローターが配置されており、個々の通路の前の全体面で材料を事前に混合する。このように、本発明に係る発明においては、回転する通路開口と個々の通路間が一時的に重なる間のみに、プリチャンバーとメインチャンバー間の体積流量を生じることが可能である。
本発明の更に好ましい実施例が残りの従属する特許請求項により、それぞれ定義されている。
以下において、本発明によって生じる更なる特性及び利点によって、図面を参照して詳細な好ましい実施例に関連し本発明を説明する。図面、明細書及び請求項は、当業者がまた個々に考える組み合わせ、及び更なる意味のある組み合わせに統合される組み合わせの多くの特徴を包含する。
ハウジングの軸方向の断面を伴う本発明に係るダイナミックミキサーの側面図。 図1で示されるダイナミックミキサーの正面図。 ハウジングのカバーが外された状態でのダイナミックミキサーの図2で示される正面図。 ローターがハウジングから外された状態でのダイナミックミキサーの図3で示される正面図。 図1及び図4で示されるダイナミックミキサーの背面図。 図1〜5で示されるダイナミックミキサーの斜視図。 図1〜6で示されるダイナミックミキサーの展開図。
図1〜7で示されたダイナミックミキサー1は、カバー4によって前方で密閉するように閉じることが可能なハウジングボディー3を伴うハウジング2を有している。この目的のためにカバー4は、円筒形の外壁6と円筒形の内壁7を有している。円筒形の外壁6と円筒形の内壁7は、ハウジング3の前方の円筒形の封止リップ5が係合する相互に半径方向の間隔を有する。リング状のカットアウト8a、8bが封止リップ5の外周に沿って配置されており、リッド4の外壁6の内側に沿って成形され対応する突出部が、形状により固定する方法で、カットアウト8a、8bをラッチする。
カバー4の円形のディスク状の前方壁9は、同心のローター開口10を有していて、ローター開口10は、内径よりもわずかに大きい円筒形のマウントまたはノーズ11によって、外側を囲まれている。混合する材料のための各々のインレット開口12、13は、カバー4の前方壁9にあり、ローター開口10に近接し、対向する2つの位置にある。インレット開口12と13は異なった大きさである。インレット開口12は、より小さな直径を備えていて、材料の混合時に体積比のより小さい材料を供給する。開口12と13は、各々の材料のカートリッジ用の円筒形のマウント14、15によってカバーの外側に各々接続されている。マウント14の内径は、小さい方のインレット開口12よりも大きく、大きい方のインレット開口13とそのマウント15の内径は同じ大きさである。
円錐形に細長くなる遷移セクション16は、ハウジングボディー3の同軸に延びる封止リップ5に隣接している。カバー4と遷移セクション16の内壁によって囲まれる内側の空間はプリチャンバー17を成形する。プリチャンバー17では、全体の均一な混合に関して、材料の事前混合が行われる。
その後方端部では、遷移セクション16はハウジングボディー3の軸方向に延びる短い円筒形のセクション18に開口している。短い円筒形のセクション18の後方には、急なステップ状の傾斜の後に、短い円筒形のセクション18に近接して、より小さい内径を有する長い円筒形のセクション19がある。円筒形のアウトレット開口20が、更なる円錐形の先細部21の後に、長い円筒形のセクション19の後方端部に配置されている。ハウジングボディー3の内側の空間は、遷移セクション16の内側のエッジ16aと、更に、短い及び長い円筒形のセクション18と19の内壁により接続されている。ハウジングボディー3の内側の空間は、局所面における材料の最終混合のためのメインチャンバー22に相応する。
4個の個々のカットアウト23a〜dが遷移セクション16の内壁16bに沿って、周辺に成形されている。凹部23a〜dがその長さの観点からすると、遷移セクション16全体を基本的に覆って、半径方向に及び後方に傾斜して延びている。そして凹部23a〜dは、遷移セクションの外側のエッジ16cに、その前方の閉端部で接しており、内側のエッジ16aの領域のその後方端部は開口していて、プリチャンバー17からメインチャンバー22に開口している。凹部23a〜dの幅は、いずれの場合にも、遷移セクション16の周辺のほんの一部を覆って延びる。これに関連して、隣接する凹部23a〜dは、遷移セクション16の周辺方向で各々同じ間隔を有する。事前混合された材料用の個々の通路23a〜dは凹部によって設けられており、プリチャンバー17からメインチャンバー22に入る通路となる。図5からわかるように、内側の凹部23a〜dに対応し、関連する局所的な凸部24a〜dがハウジング壁の外側に在る。
説明済みのハウジング2は、約6cmの長さ及び、その前側で約4cmの幅を有し、射出成型されたプラスチックで構成されている。
ローター30がハウジング2の中に配置されている。ローター30は、ローター開口10及びカバー4の前方壁9の円筒形マウント11を通って突出するローター軸31を有している。ローター軸31は、このようにして、その前方の自由端32で混合駆動シャフトに連結可能である。
羽を有する後方の混合ローター33がプリチャンバー17の後方領域のローター軸31に配置されている。後方の混合ローター33の内側のローターセクション34は、ローター軸31の周りに同心円状に配置される半径方向に延びる平らな円形ディスク形状を有している。羽を有する外側のローターセクション35は、内側のローターセクション34の外周に近接し、各々湾曲した円形リングセグメント形状を有する4個の羽またはブレード36a〜dを有している。羽またはブレード36a〜dは、均等に間隔が開いていて、半径方向に見て、内側のローターセクション34から前方に傾斜していて、外側のセクション35は、そのインレット側で、半径方向内側に向かって凹んでいる。このようにして達成されるプレート形状を介して、後方の混合ローター33は、材料の混合調整及び事前混合過程の間に一時的に受容する入れ物として機能する。
軸方向の栓のような凸部形状の各々の渦を誘発する要素37a〜dが、個々の羽36a〜dの中央領域に配置されている。各々のローター羽36a〜dの2個の側面エッジ38a、bは、後方に向かって面取りされている。材料の4個の通路開口39a〜dが、後方の混合ローターの周辺方向の近接するローター羽36a〜dの各々に同じ大きさの間隔で設けられている。
このように成形される後方の混合ローター33の外側の外形は、羽36a〜dの傾斜と長さが、遷移セクション16の内壁16bの長さにほぼ一致して、遷移セクション16の内壁16bに適合する。更に、遷移セクション16の後ろに配置される短い円筒形のセクション18は、その半径方向の断面が、内側のローターセクション34にほぼ一致する。このように、メインチャンバー22によるプリチャンバー17の封止が達成され、材料の通路は、通路開口39a〜d及びそれらの後ろに配置される個々の通路23a〜dを通してのみ生じる。これに関連して、通路開口39a〜dの幅及び、個々の通路23a〜dの幅は、通路開口39a〜dの方がわずかに大きいのが好ましいが、ほぼ同じ程度の大きさである。遷移セクション16の内壁16bと後方の混合ローター33間の最小の空間が、軸31回転中のこれらの要素の強い摩擦及び、混合ローターの壁の動きによって生じる内壁に沿う構成要素の擦れを回避する。
プリチャンバー17内のローター30は、軸方向で後方の混合ローター33の前方に配置されている前方の混合ローター40を有している。前方の混合ローター40は、4個のほぼバー状の混合羽41a〜dを有している。混合羽41a〜dは、半径方向に見て、ローター軸31から、その後方に配置される後方の混合ローター33の外周まで延びている。このように、混合羽41a〜dは、壁に沿って擦ることなしに、カバー4の内壁7の内側で終了する。これに関して、混合羽40a〜dは各々、通路開口39a〜dの前方に配置されていて、混合羽40a〜dの軸方向の表面の凸部は、各々、通路開口39a〜dの一つに突出する。混合羽40a〜dの幅は、通路開口39a〜dの幅より小さく、通路開口39a〜dは、図3の正面図で特に明らかなように、全体を覆われていない。混合羽40a〜dの軸方向の断面領域は、台形形状である。各々の羽41a〜dの軸方向に延びる両側面は、混合羽の回転方向Aへ傾斜するように、表面が傾斜されている。これに関連して、後方の側面は、傾斜がより緩やかで、より大きな面積を有する。
メインチャンバー22内でローター30は、羽を有する混合ローター42a〜d、43を更に5個有する。短い円筒形のセクション18の端部には、混合ローター33が配置されていて、短い円筒形のセクション18と長い円筒形のセクション19との間のステップ状に傾斜する側面と後方の面に、壁に沿って擦ることなしに、隣接している。これに関連して、混合ローター43は、4個の羽44a〜dを有し、それらは、軸方向に見て、ほぼ四角形状である。4個の羽44a〜dは、各々、プリチャンバー17内の後方の混合ローター33が通路開口39a〜dを有する領域の周辺に配置されるのが好ましい。羽44a〜dは半径方向に突出しているが、後方の混合ローター33の内側のローターセクション34の外周を越えない。羽44a〜dはローター軸31周りのリング状の凸部を介して、それらの開始セクションで互いに接続されている。
続く長い円筒形のセクション19の軸方向には、各々4個の羽を有する更なる4個の混合ローター42a〜dが設けられている。混合ローター42a〜dの全ての羽は同一形状であり、半径方向で、回転方向Rの前方側で面取りされる、実質的に尖った形状を有する。軸方向では、それらは、羽44a〜dよりもより長く作られている。混合ローター42a〜dの羽は、壁に沿って擦ることなしに、長い円筒形のセクション19の内壁に隣接している。これに関連して、混合ローター42a〜dの羽は、一つの混合ローター43の羽44a〜dの後ろにそれぞれ延びるように配置され、次の混合ローター42a〜dの羽に対して、周辺で一直線になるように配置されている。ローター軸31の4個の軸方向に延びる細長い凸部が、後方の混合ローター33の後方側から、各々の羽44a〜dを通り、混合ローター42a〜dの最も前方の各々の羽まで延びる。
混合過程の間、体積比のより小さい材料は小さいインレット開口12を介して、体積比のより大きい材料はより大きいインレット開口13を介して、プリチャンバー17の中に押圧される。前方の混合ローター40の通路を通過中、材料が、後方の混合ローター33のプレート状の表面に接触するとすぐに、特に体積比のより小さい材料中に最初の渦が生じる。
個々の通路23a〜dの幅は限定され、更に一時的にのみ開かれ、つまり回転する後方の混合ローター33の通路開口39a〜dと軸方向で重なる間に開かれるため、プリチャンバー17からメインチャンバー22への材料の放出が遅らされる。個々の通路23a〜d及びまた通路開口39a〜dの数と大きさを適切に選択することで、後方の混合ローター33のプレート状の表面での材料の滞留時間は、広い範囲でほとんど任意に設定可能である。このように、例えば、材料がメインチャンバーに入る前の混合過程の開始時に、プリチャンバーがまずほとんど完全に、供給される材料で満たされるという状況が達成可能である。
後方の混合ローター33の大きな領域設計のおかげで、この間に、各々の混合材料の濃度が正確に調節され、同時に、このように混合の全体の均一化を達成するため、事前混合が実行される。後半は、特に羽ブレード36a〜d上の要素37a〜dによって改善される。要素37a〜dは、後方の混合ローター33の表面に沿う動作中に材料または、事前混合の材料に渦を生じさせる。
同時に、混合羽41a〜dの面取りされた軸方向の側面エッジによる、前方の混合ローター40のせん断作用が事前混合に役立つ。その軸方向の凸部面が、いずれの場合にも後方の混合ローター33の通路開口39a〜dに突出しているので、供給される材料が外側のローターセクション35または、内側のローターセクション34の各々に接触することなしに、通路開口39a〜dに直接入ることが可能な状況が妨げられる。混合羽41a〜dのより大きな領域の後方側のエッジが、通路開口39a〜dの方向からの事前混合される材料の逸脱及び、個々の通路23a〜dへの供給に役立つ。
このように、混合材料の高い全体の均一性がプリチャンバー17で既に達成される。このように、メインチャンバー22のローター42a〜d、43の数は、少なく保つことができるが、それでもなお、アウトレット開口20を通って現れる混合材料の高い全体の均一性が得られる。このことは、ミキサー1のとりわけミキサー1の軸方向の全長に対するコスト及びスペース削減の設計をもたらす。
当業者は、好ましい実施形態の記載から、請求項で規定される発明の保護範囲から逸脱することなしに、多くの変更が可能である。
従って、個々の通路23a〜dの数は、プリチャンバー17内での望ましい混合の滞留時間を得るために、通路開口39a〜dの数に一致する必要は必ずしもない。更に、遷移セクション16は、ハウジング2に不可欠な構成要素として理解される必要はない。例えば、遷移セクション16は、ハウジング2の内部空間の末端に向かって先細になっている要素でもよい。
更に、個々の通路23a〜dおよび/または通路開口39a〜dはその幅が変わること、特に、このように、プリチャンバー17からメインチャンバー22への体積流量を所望の体積流量に調整するために、遷移セクション16に沿って大きくなる又は小さくなる幅を有することが考えられる。それらの深さも同様に変えることができる。
更に、個々の通路23a〜dは、その範囲で、中心に対して半径方向に向かっていて、後方に向かって傾斜していることに加えて、遷移セクション16に沿って、周辺に向かって傾斜することが可能である。そのため、プリチャンバー17からメインチャンバー22への材料の体積流は、中心に向かう材料に加えて、周辺に向かう材料も有している。
更に、体積比のより小さい一以上の材料が、体積比のより大きい材料と混合可能である。この場合には、更なるインレットがカバー4の前方壁9に必要である。更に、ダイナミックミキサー1の設計は、材料が同じ混合比を有する場合には、同じ大きさのケースインレット開口12、13が設けられるという、利点をも有する。
ミキサーハウジング2の構造上の長さは、混合される材料の性質、数、及び設けられる混合段階の数によって変わる。例えば、歯科印象の成形材料を製造するミキサーでは、全長3cm〜10cmが考えられる。
1 ダイナミックミキサー
2 ハウジング
3 ハウジングボディー
4 カバー
5 封止リップ
6 カバーの外壁
7 カバーの内壁
8a カットアウト
8b カットアウト
9 カバーの前方壁
10 ローター開口
11 円筒形のマウント
12 小さいインレット開口
13 大きいインレット開口
14 小さいインレット開口のマウント
15 大きいインレット開口のマウント
16 遷移セクション
16a 遷移セクションの内側のエッジ
16b 遷移セクションの内壁
16c 遷移セクションの外側のエッジ
17 プリチャンバー
18 短い円筒形のセクション
19 長い円筒形のセクション
20 アウトレット開口
21 アウトレット側の先細部
22 メインチャンバー
23a 通路
23b 通路
23c 通路
23d 通路
24a 凸部
24b 凸部
24c 凸部
24d 凸部
30 ローター
31 ローター軸
32 ローターの前方の自由端
33 後方の混合ローター
34 内側のローターセクション
35 外側のローターセクション
36a 羽
36b 羽
36c 羽
36d 羽
37a 渦誘発要素
37b 渦誘発要素
37c 渦誘発要素
37d 渦誘発要素
38a 羽の側面エッジ
38b 羽の側面エッジ
39a 通路開口
39b 通路開口
39c 通路開口
39d 通路開口
40 前方の混合ローター
41a 羽
41b 羽
41c 羽
41d 羽
42a 混合ローター
42b 混合ローター
42c 混合ローター
42d 混合ローター
43 混合ローター
44a 羽
44b 羽
44c 羽
44d 羽
R ローターの回転方向

Claims (19)

  1. ローター(30)とハウジング(2)を有する、低粘性から高粘性までの材料、特に歯科印象を混合するダイナミックミキサーであって、
    前記ハウジング(2)は、材料用の前方のインレット開口(12、13)と、少なくとも一つの後方のアウトレット開口(20)とを有し、
    前記ハウジング(2)の内部空間は、プリチャンバー(17)とメインチャンバー(22)とを有し、
    前記プリチャンバー(17)は、先細の遷移セクション(16)の末端で前記メインチャンバー(22)に開口しているダイナミックミキサーであって、
    前記プリチャンバー(17)から前記メインチャンバー(22)に入る通路として、少なくとも一つの個々の通路(23a〜d)を有し、該個々の通路(23a〜d)の幅が、前記遷移セクション(16)の周囲の一部分を覆って延び、前記個々の通路(23a〜d)は、いずれの場合にも、前記ハウジング(2)の内壁に凹部によって成形されることを特徴とする、ダイナミックミキサー。
  2. 前記先細の遷移セクション(16)は、ほぼ円錐形状に延びることを特徴とする、請求項1に記載のダイナミックミキサー。
  3. 前記個々の通路(23a〜d)は、少なくとも2個、好ましくは4個であることを特徴とする、請求項1または2に記載のダイナミックミキサー。
  4. 隣接する前記個々の通路(23a〜d)は、各々、前記遷移セクション(16)の周辺方向で等間隔を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  5. 前記ローター(30)は、前記プリチャンバー(17)の中に外側のローターセクション(35)を伴う後方の混合ローター(33)を有し、
    前記外側のローターセクション(35)は、前記遷移セクション(16)の軸方向で前方に配置され、
    少なくとも一つの通路開口(39a〜d)が、前記外側のローターセクション(35)に成形されることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  6. 前記外側のローターセクション(35)は、インレット側で、半径方向内側に向かう凹部を有することを特徴とする、請求項に記載のダイナミックミキサー。
  7. 前記外側のローターセクションは、摩擦を避ける最小の軸方向の間隔で、前記遷移セクション(16)の前記内壁(16b)に沿って、前記アウトレット側に配置されることを特徴とする、請求項またはに記載のダイナミックミキサー。
  8. 前記後方の混合ローター(33)の同心の内側のローターセクション(34)であって、インレット側で、半径方向にほぼ平らに延びる表面を有する前記内側のローターセクション(34)を特徴とする、請求項のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  9. 前記通路開口(39a〜d)の数は、前記個々の通路(23a〜d)の数に一致することを特徴とする、請求項のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  10. 前記通路開口(39a〜d)の幅および/または近接する該通路開口(39a〜d)の周辺の間隔は、いずれの場合にも、ほぼ、前記個々の通路(23a〜d)の周辺の間隔に一致することを特徴とする、請求項のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  11. 前記通路開口(39a〜d)は、各々、前記外側のローターセクション(35)の外縁まで延びることを特徴とする、請求項10のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  12. 前記通路開口(39a〜d)の長さは、いずれの場合にも、前記外側のローターセクション(35)全体を覆ってほぼ半径方向に延びることを特徴とする、請求項11のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  13. 傾斜エッジ(38a、b)が、いずれの場合にも、前記通路開口(39a〜d)の側面境界に沿って、前記外側のローターセクション(35)に成形されることを特徴とする、請求項12のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  14. 半径方向に延びる渦を発生する要素(37a〜d)が、前記外側のローターセクション(35)のインレット側の表面に配置されていることを特徴とする、請求項13のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  15. 前記プリチャンバー(17)の内側の前記ローター(30)は、少なくとも一つの半径方向に延びる羽(36a〜d)を有する前方の混合ローター(40)を有し、前記少なくとも一つの半径方向に延びる羽(36a〜d)の軸方向の凸部面は、いずれの場合にも、前記後方の混合ローター(33)の通路開口(39a〜d)に突出する、請求項14のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  16. 前記前方の混合ローター(40)の前記羽(36a〜d)の数は、前記後方の混合ローター(33)の前記通路開口の数に一致する、請求項15に記載のダイナミックミキサー。
  17. 各々の羽(36a〜d)の軸方向にのびる両側面は傾斜面でできていて、前記混合ローターの回転方向(R)への傾斜を有する、請求項15または16に記載のダイナミックミキサー。
  18. 前記メインチャンバー(22)内の前記ローター(30)は、分離した羽を有する周辺方向で一直線にされる複数の混合ローター(42a〜d)を有することを特徴とする、請求項1〜17のいずれか一項に記載のダイナミックミキサー。
  19. 前記ローター(30)は、周辺方向で一直線にされる前記混合ローター(42a〜d)の前方に、前記メインチャンバー(22)内により大きな半径方向の面積の別々の羽を有する混合ローター(43)を有することを特徴とする、請求項18に記載のダイナミックミキサー。
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