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DE102004020410B4 - Dynamischer Mischer für strukturviskose Pasten - Google Patents

Dynamischer Mischer für strukturviskose Pasten Download PDF

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DE102004020410B4 DE102004020410A DE102004020410A DE102004020410B4 DE 102004020410 B4 DE102004020410 B4 DE 102004020410B4 DE 102004020410 A DE102004020410 A DE 102004020410A DE 102004020410 A DE102004020410 A DE 102004020410A DE 102004020410 B4 DE102004020410 B4 DE 102004020410B4
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Abstract

Dynamischer Mischer, insbesondere für Dentalmaterialien verschiedenster Konsistenzen, mit einem zumindest teilweise weitestgehend zylindrischen Kammerteil (1), mit einer Ausbringöffnung (2) am vorderen Ende des Kammerteils (3), mit einem am hinteren Ende des Kammerteils (4) angeordneten Verschlussteil (5) mit Eintrittsöffnungen (6, 7) für einzubringende Einzelkomponenten sowie einer zentrischen Öffnung für eine im Kammerteil (1) um seine Längsachse drehbare Mischerwelle (8), mit mindestens zwei axial hintereinander angeordneten Ebenen mit jeweils mindestens zwei radial hintereinander angeordneten Mischflügeln (10), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der zwischen den Mischflügelebenen (9) befindlichen Mischachse (4) eine in Radialrichtung exzentrisch verlaufende Wandung (14, 15) besitzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen dynamischen Mischer, insbesondere für Dentalmaterialien verschiedenster Konsistenzen, gemäß dem Obergriff des Anspruchs 1 sowie einen dynamischen Mischer gemäß dem Obergriff des Anspruchs 5.
  • Insbesondere im Dentalbereich werden chemisch härtende Pasten in Doppelkartuschen oder Schlauchbeuteln angeboten, die vom Anwender mittels Gerät zugleich dosiert, gefördert und angemischt werden. Die Mischung wird dabei von Mischaufsätzen, z.B. dynamischen Mischern, übernommen, die mit den Doppelkartuschen oder Schlauchbeuteln verbunden werden. Beispiele solcher Mischer sind z.B. in DE 199 51 504 A1 , DE 199 47 331 C2 , DE 101 12 904 A1 , DE 100 43 489 A1 und DE 100 15 133 C1 beschrieben.
  • DE 299 07 573 U1 beschreibt einen dynamischen Mischer für Dentalmaterialien verschiedenster Konsistenzen mit einem Kammerteil, Ausbringöffnung, Verschlussteil, Eintrittsöffnungen, Mischerwelle, Mischflügel und eine den Strömungsweg verengende Aufweitung.
  • Da für unterschiedliche Anwendungen auch sehr verschiedene Konsistenzen zum Einsatz kommen, besteht ein Bedarf, einen Mischaufsatz zu entwickeln, der für all diese Konsistenzen universell einzusetzen ist. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines solchen Mischaufsatzes bzw. dynamischen Mischers.
  • Bei niedrigviskosen Konsistenzen erhält man durch hohe Scherung in engen Spalten die beste Vermischung. Durch zunehmende Verwendung dieser Mischgeräte auch für hochviskose Pasten wurde es notwendig, Mischeraufsätze zu konstruieren, die mit größeren Strömungsquerschnitten ausgestattet sind, da es sonst bei den hochviskosen Konsistenzen zu unerwünscht hohen Förderkräften und unerwünschter Erwärmung des Mischgutes kommt.
  • Bei den niedrigviskosen, und insbesondere bei den strukturviskosen Pasten mit ausgeprägten Fließgrenzen, kommt es durch diese erweiterten Strömungsquerschnitte dazu, dass nur im Be reich der Oberflächen von Rotor und Stator eine Vermischung der Komponenten stattfindet. In Bereichen größerer Schichtstärke kommt es dann zur Pfropfenströmung. Dadurch werden schlecht gemischte oder sogar ungemischte Pastenanteile aus dem Mischer ausgefördert.
  • Bei Mischern, deren Flügel weitestgehend bis an die Wand der Mischkammer reichen, ist im Außenbereich der Mischkammer durch die dort auftretende hohe Umfangsgeschwindigkeit eine gute Mischwirkung gegeben. In der Schicht zwischen der Mischerwelle und diesem Außenbereich kann die geförderte Paste jedoch wie ein Pfropfen zusammen mit dem Mischerinnenteil rotieren, wenn keine Stromstörer vorhanden sind.
  • Die im Apparatebau üblichen Stromstörer sind an den Rohr- oder Kesselaußenwänden installiert. Bei den im Vorliegenden betrachteten dynamischen Mischern handelt es sich um Spritzgussteile aus Kunststoff für Einmalanwendungen, die aus möglichst wenigen Teilen bestehen sollen und einfach herzustellen sein sollen. Ein Stromstörer an der Wandung des Mischergehäuses ist mit einfachen Spritzgussformen nicht herzustellen.
  • Als einfach zu gestaltende Stromstörer haben sich um die Mischwelle umlaufende Erweiterungen des Wellendurchmessers erwiesen. Diese von der Mischwelle radial in den Mischraum ragende Durchmessererweiterungen verringern an dieser Stelle den Strömungsquerschnitt, zwingen somit die Paste aus der Propfenströmung heraus und erhöhen kurzzeitig an dieser Stelle die Strömungsgeschwindigkeit und somit die Scherung.
  • Die Aufgabe wird somit durch einen dynamischen Mischer gemäß einem der Ansprüche 1 oder 5 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dafür, die Propfenströmung zu vermeiden, ist es, die Mischwelle auf den nicht mit Mischflügeln besetzten Ebenen exzentrisch zur Rotationsachse zu gestalten. Dies wird z.B. erreicht, wenn die Welle mit ovalem Querschnitt geformt ist. Ähnlich einer Nockenwelle kann die Welle aber auch abschnittsweise kreis- bzw. scheibenförmig gestaltet sein und zueinander versetzt exzentrisch angeordnete Ebenen besitzen. Bei exzentrischer versetzter Anordnung der Ebenen können diese aber auch vieleckig gestaltet sein.
  • Die oben beschriebenen Stromstörer sind Teil des Rotors und somit als Umlenkung des axialen Produktförderstroms zu verstehen.
  • Ein wichtiger Bereich für die Mischwirkung bei reaktiven Komponenten ist der Bereich, in dem diese erstmalig aufeinander treffen. Verweilen hier ungemischte Schichten aneinander, kann das zu unerwünschten Spontanreaktionen führen.
  • Daher haben sich besonders in diesem Bereich Stromstörer als vorteilhaft erwiesen.
  • Umgesetzt wird das z.B., indem die zum Mischen vorteilhafte hohe Umfangsgeschwindigkeit des äußeren Bereichs durch weitestgehend bis an die Gehäusewand und den Verschlussteilboden reichende Mischflügel erzielt wird. Im Übergangsbereich von Verschlussteil und Mischwelle spart man vorteilhaft die Mischflügel ganz aus, und ordnet einen oder mehrere Stromstörer am Verschlussteilboden an.
  • Werden diese Stromstörer des Verschlussteils block-, keil- oder rampenförmig teilumlaufend um die Mischwelle angeordnet, können sie im Zusammenspiel mit den den Eingangsöffnungen zugewandten Mischflügeln nach Beendigung des Mischvorganges einen direkten Produktstrom der Komponenten in die Einlassöffnung der anderen Komponente verhindern.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert:
  • 1 zeigt im Querschitt einen bekanntes dynamischen Mischer für Dentalmaterialien.
  • 2 und 3 zeigen die Mischerachse im Querschnitt, mit kreisförmiger und quadratischer Ausgestaltung der Aufweitung.
  • 4 und 5 zeigen Ausgestaltungen und Positionierungen der ovalen Mischerachse und der Mischerflügel gemäß der Erfindung.
  • 6 und 7 zeigen asymmetrische Anordnungen der kreisrunden Mischerachse.
  • 8 zeigt die Anordnung der Strömungsstörer auf dem Verschlussteil.
  • 9 zeigt im Querschnitt die Ausgestaltung des Verschlussteils mit Strömungsstörer.
  • In 1 sieht man den dynamischen Mischer mit einem zumindest teilweise weitestgehend zylindrischen Kammerteil 1, mit einer Ausbringöffnung 2 am vorderen Ende des Kammerteils 3, mit einem am hinteren Ende des Kammerteils 4 angeordneten Verschlussteil 5 mit Eintrittsöffnungen 6 und 7 für einzubringende Einzelkomponenten sowie einer zentrischen Öffnung für eine im Kammerteil 1 um seine Längsachse drehbare Mischerwelle 8, mit mindestens zwei axial hintereinander angeordneten Ebenen 9 mit jeweils mindestens zwei radial hintereinander angeordneten Mischflügeln 10, wobei mindestens ein Teil der zwischen den Mischflügelebenen 9 befindlichen Mischachse 8 eine den Strömungsquerschnitt 13 verengende Aufweitung 11/12 der Mischachse 8 besitzt, wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.
  • 2 zeigt eine vieleckige (hier: quadratische) Ausgestaltung der Aufweitung 11, sowie die Mischflügel 10.
  • 3 zeigt entsprechend 2 eine kreisförmige Ausgestaltung der Aufweitung 12.
  • In 4 sieht man eine Darstellung der Mischachse, die in den Ebenen A-D mit radial versetzten Aufweitungen ausgestattet ist. Deutlich ist das an den Vorsprüngen in Ebenen B und D zu erkennen.
  • 5 zeigt die entsprechenden Querschnittsansichten der Ebenen A-D, wobei die Achse 14 mit den Aufweitungen einen ovalen Querschnitt aufweist.
  • 6 zeigt entsprechend der Darstellung in 4 die Variante, bei der die Achse exzentrisch angeordnete Scheiben mit sphärischem Querschnitt in den Ebenen E-H besitzt. Außerdem ist in 6 dargestellt, wie die dem Verschlussteil 5 am nächsten angeordneten Mischflügel 16 nur einen Teil der vom Verschlussteil 5 gebildeten Fläche überstreichen, und die Bodenplatte des Verschlussteils 5 mindestens einen in Strömungsrichtung verlaufenden, der Rotationsrichtung entgegenstehenden Strömungsstörer 17 enthält. Dabei erstrecken sich die an der Bodenplatte des Verschlussteiles 5 angeordneten Strömungsstörer 17 weitestgehend radial über den von den Mischflügeln 16 ausgesparten Bereich der Bodenplatte; und/oder weitestgehend axial bis zu den Mischflügeln 16.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es, wenn sich die an der Bodenplatte des Verschlussteiles 5 angeordneten Strömungsstörer 17 so weit in Rotationsrichtung erstrecken, dass sie in jeder ruhenden Stellung der Mischachse 8 zusammen mit den Mischflügeln 16 einen direkten Produktfluss auf der Bodenplatte zwischen den beiden Produkteinlassöffnungen 6 und 7 verhindern.
  • Die der Rotationsrichtung zugewandten Flächen 19 der Strömungsstörer 17 besitzen bevorzugt eine Neigung von 10° bis 80° relativ zur Bodenplatte. Die der Rotationsrichtung abgewandten Fläche(n) 20 der Strömungsstörer 17 besitzen vorteilhaft eine Neigung von 80° bis 90° relativ zur Bodenplatte
  • In 7 sind die einzelnen Ebenen E-H im Querschnitt dargestellt, wobei die versetzte Anordnung der Scheiben der Achse 15 deutlich wird.
  • In 8 (und in 9) sieht man eine Ausführungsform, bei der an der Bodenplatte des Verschlussteils zwei in Strömungsrichtung verlaufende, der Rotationsrichtung entgegenstehende Strömungsstörer 17 angeordnet sind. Die Strömungsstörer können sich weitestgehend radial über den von den Mischflügeln 16 ausgesparten Bereich der Bodenplatte oder weitestgehend axial bis zu den Mischflügeln 16 erstrecken. Erfindungsgemäß ist es, wenn sich die an der Bodenplatte des Verschlussteiles 5 angeordneten Strömungsstörer 17 so weit in Rotationsrichtung erstrecken, dass sie in jeder ruhenden Stellung der Mischachse 8 zusammen mit den Mischflügeln 16 einen direkten Produktfluss auf der Bodenplatte zwischen den beiden Produkteinlassöffnungen 6, 7 verhindern. Die der Rotationsrichtung zugewandte Fläche 19 der Strömungsstörer 17 besitzt in der Regel eine Neigung von 10° bis 80° relativ zur Bodenplatte in Rotationsrichtung. Die der Rotationsrichtung abgewandte Fläche 20 der Strömungsstörer 17 besitzt vorteilhaft eine Neigung von 80° bis 90° relativ zur Bodenplatte in Rotationsrichtung.

Claims (9)

  1. Dynamischer Mischer, insbesondere für Dentalmaterialien verschiedenster Konsistenzen, mit einem zumindest teilweise weitestgehend zylindrischen Kammerteil (1), mit einer Ausbringöffnung (2) am vorderen Ende des Kammerteils (3), mit einem am hinteren Ende des Kammerteils (4) angeordneten Verschlussteil (5) mit Eintrittsöffnungen (6, 7) für einzubringende Einzelkomponenten sowie einer zentrischen Öffnung für eine im Kammerteil (1) um seine Längsachse drehbare Mischerwelle (8), mit mindestens zwei axial hintereinander angeordneten Ebenen mit jeweils mindestens zwei radial hintereinander angeordneten Mischflügeln (10), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der zwischen den Mischflügelebenen (9) befindlichen Mischachse (4) eine in Radialrichtung exzentrisch verlaufende Wandung (14, 15) besitzt.
  2. Dynamischer Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit nicht zentrisch verlaufendem Umfang ausgestatteten Mischachsenanteile (14) weitestgehend oval gestaltet sind und deren Querschnitts-Mittelpunkt nicht mit dem des Kammerteils (1) übereinstimmt.
  3. Dynamischer Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit nicht zentrisch verlaufendem Umfang ausgestatteten Mischachsenanteile (15) weitestgehend kreisrund gestaltet sind und deren Mittelpunkt nicht mit dem des Kammerteils (1) übereinstimmt.
  4. Dynamischer Mischer nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axial hintereinander angeordneten Ebenen (A-B-C-D, E-F-G-H) der mit nicht zentrisch verlaufendem Umfang ausgestatteten Mischachsenanteile (14, 15) radial versetzt zueinander angeordnet sind.
  5. Dynamischer Mischer, insbesondere für Dentalmaterialien verschiedenster Konsistenzen, mit einem Kammerteil (1), mit einer Ausbringöffnung (2) am vorderen Ende des Kammerteils (3), mit einem am hinteren Ende des Kammerteils (4) angeordneten Verschlussteil (5) mit Eintrittsöffnungen (6, 7) für einzubringende Einzelkomponenten sowie einer zentrischen Öffnung für eine im Kammerteil (1) um seine Längsachse drehbare Mischerwelle (8), wobei die dem Verschlussteil (5) am nächsten angeordneten Mischflügel (16) nur ein Teil der vom Verschlussteil (5) gebildeten Fläche überstreichen, und die Bodenplatte des Verschlussteils (5) mindestens einen in Strömungsrichtung verlaufenden, der Rotationsrichtung entgegenstehenden Strömungsstörer (17) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sich die an der Bodenplatte des Verschlussteiles (5) angeordneten Strömungsstörer (17) so weit in Rotationsrichtung erstrecken, dass sie in jeder ruhenden Stellung der Mischachse (8) zusammen mit den Mischflügeln (16) einen direkten Produktfluss auf der Bodenplatte zwischen den beiden Produkteinlassöffnungen (6, 7) verhindern.
  6. Dynamischer Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die an der Bodenplatte des Verschlussteiles (5) angeordneten Strömungsstörer (17) weitestgehend radial über den von den Mischflügeln (16) ausgesparten Bereich der Bodenplatte erstrecken.
  7. Dynamischer Mischer nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die an der Bodenplatte des Verschlussteiles (5) angeordneten Strömungsstörer (17) weitestgehend axial bis zu den Mischflügeln (16) erstrecken.
  8. Dynamischer Mischer nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Rotationsrichtung zugewandte Fläche (19) der Strömungsstörer (17) eine Neigung von 10° bis 80° relativ zur Bodenplatte in Rotationsrichtung besitzt.
  9. Dynamischer Mischer nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der Rotationsrichtung abgewandte Fläche (20) der Strömungsstörer (17) eine Neigung von 80° bis 90° relativ zur Bodenplatte in Rotationsrichtung besitzt.
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