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CN101801511B - 动力混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动力混合器，特别是用于混合牙印模胶的低至高粘性的组分。该混合器带有一个转筒(30)和一个外壳(2)，后者具有组分的前进料孔(12、13)和至少一个后出料孔(20)，且其内腔包括一个前室(17)和一个主室(22)，其中前室(17)以远端逐渐缩小的过渡段(16)连通主室(22)，为了在组分暂时的浓度波动时也可进行供入组分的被混合组分的精确浓度调节并为了达到较高的均匀度，动力混合器(1)具有至少一个单个通道(23a-d)作为前室(17)通到主室(22)的通道，且单个通道(23a-d)的宽度在过渡段(16)的一部分圆周延伸。

Description

动力混合器
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的动力混合器。
背景技术
同一专利权申请人在WO 2007/041878中提出了一种用于混合不同体积百分比组分的动力混合器，特别是一种用于制作牙印模用的牙印模胶的动力混合器。在该混合器外壳的内腔中，设置有一个前室，在该前室的内部，混合转筒有一个分配体，用以分配围绕其转轴的组分，从而在各组分之间达到正确的配料比并避免进入空气。然后，预混合的组分在达到完全混匀时通过至少一个通过孔进入主室。
分成两个隔离混合室的目的在于：在前室中已达到组分混合物的总体均匀化，紧接着在主室中进行局部均匀化。因为两种或多种组分的混合既要求在总平面上组分均匀地逐点分布在整个流体横截面上，又要求在局部平面内与平均浓度保持尽可能小的局部偏差。其中尽管分配体扩大了各组分的分配表面，且扩大的范围对各组分的预混合是重要的，但由于沿着转轴的有限几何条件，限制了表面扩大。
在混合过程开始时，各组分在前室内的尽可能长的停留时间也是一个重要的因素，因为必须考虑输入的各组分尤其是体积百分比较小的组分的起始浓度波动。通过适当延长在前室内的停留时间，可平衡输入组分的起始浓度偏差，并由此避免了开始时从混合器排出的混合物废品。对前次提出的混合器来说，只能通过通过孔的选定的尺寸来影响在前室内的停留时间。
DE 100 15 133 C1公开了另一种动力混合器，该混合器带有一个布置在前室区段内的、状如圆顶的第一混合叶轮，该叶轮具有起通道作用的槽并在其外径向段沿着壳体的漏斗形的内壁延伸。其后轴向这样布置一个也带有通道的第二混合叶轮，使一个混合叶轮的通道被另一个混合叶轮的没有通道的部分遮盖，这样第二混合叶轮就能以很高的几率截获没有被第一混合叶轮截获的混合料。
通过这种叶轮布置，可达到混合料的相当高的均匀度，视混合叶轮的数目而定。但很少考虑到供入组分的起始浓度偏差。因为供入组分在每个混合叶轮上的停留时间只可能通过相应槽的尽可能小的尺寸来进行有效的影响，这是因为一个混合叶轮的面积尺寸必须相当于或超过另一个混合叶轮的槽的尺寸的缘故。这就是说，在相应混合叶轮上只可能达到相当短的停留时间，因而几乎不可能平衡暂时的浓度波动。此外，特别是只通过两个混合叶轮之一截获的那部分混合料的起始配料比估计是相当差的。
发明内容
据此，本发明的目的是这样改进开头所述的那种动力混合器：在避免上述诸弊的情况下，保证了供入组分的精确的浓度调节，即使在暂时浓度波动情况下，也能在全部和局部平面上同时达到高的均匀度，而且由于提高了效率，还可使混合器的总长度减少至少一个混合级。
上述目的是通过一个按权利要求1所述的动力混合器来实现的。根据本发明，通过单个通道的圆周布置，使体积流在前室和主室之间可控地只在这些局部范围进行，从而延长了组分在前室内的停留时间，所以平衡了供入组分的暂时的浓度波动。
在按权利要求6所述的优选结构中，为了各组分在整个平面的预混合，在单个通道之前至少设置一个带有通过孔的大面积的混合叶轮。这样，只有在不断旋转的通过孔和单个通道之间的暂时的面积重叠的过程中才可能在前室和主室之间产生体积流。
本发明的其他优选结构型式分别在其余各项从属权利要求中给出。
附图说明
下面参照附图来详细说明本发明的一个优选结构型式，从中可得知本发明的其他特点和优点。附图及其说明以及各项权利要求含有许多组合特征，业内人士也可单独地研究它们并可组成合适的其他组合。
这些附图表示：
图1本发明动力混合器的侧视图，其中示出了外壳的轴向部分剖面；
图2图1所示动力混合器的前视图；
图3取下了外壳盖的动力混合器的图2所示的前视图；
图4动力混合器的图3所示的前视图，这时从外壳取下了转筒；
图5图1～4所示动力混合器的后视图；
图6图1～5所示动力混合器的透视图；
图7图1～6所示动力混合器的分解图。
具体实施方式
图1～7所示的混合器1包括一个带壳体3的外壳2，其前端可用一个盖4密封封闭。为此，盖4具有一个径向相隔一定距离的圆柱形外壁6和内壁7，其间嵌入一个前端设置在壳体3中的圆柱形密封唇5。沿着密封唇5的外圆周设置有环形槽8a、8b，对应的沿着盖4的外壁6的内侧构成的凸缘以形状连接的形式扣入该环形槽中。
盖4的圆盘形的前壁9具有一同心的转筒孔10，其外侧是一个内径稍大的圆筒形受料器11。在转筒孔10旁边的两个对应侧与分别是一个在盖4的前壁9中要混合的组分的进料孔12、13，进料孔12、13做成不同的孔径，其中直径较小的进料孔12用于供入较小体积百分比的混合组分。进料孔12、13在盖的外侧分别镶一个具有相应组分的料筒的圆筒形受料器14、15。受料器14的内直径比小进料孔12的内直径大，而大进料孔13和其受料器15的内直径则相等。
在轴向延伸的密封唇5后面，在壳体3中连接一段呈锥形缩小的过渡段16。盖4和过渡段16的内壁界定的内腔构成前室17，在该前室内进行组分的预混合，以达到混合料的总体均匀化。
过渡段16在其后端连接一段壳体3的轴向延伸的短圆筒段18。在短圆筒段18后面突然呈阶梯形缩小后连接一段小内径的长圆筒段19。在长圆筒段19后端另一个呈锥形缩小段21后面布置一个圆筒形的出料孔20。由过渡段16的内侧边16a以及由短圆筒段18和长圆筒段19的内壁界定的壳体3的内腔相当于一个用于混匀局部平面上的组分的主室22。
沿着过渡段16的内壁16b的圆周构成4个单独的凹槽23a-d，凹槽23a-d的长度径向倾斜向后延伸整个过渡段，这些凹槽的前封闭端邻接过渡段16的外侧边16c，而其后端在内侧边16a的区域则是敞开的，所以它们可从前室17通到主室22。凹槽23a-d的宽度只分别延伸过渡段16的部分圆周。其中相邻凹槽23a-d在过渡段16的圆周方面具有相同的距离。这些凹槽为预混合组分提供了从前室17通到主室22的单个通道23a-d。在壳体外壁内，相应于内壁侧的凹槽23a-d设置有局部的突部24a-d。
外壳2具有大约6厘米的长度，且其前侧具有大约4厘米的宽度并用注塑料制成。
转筒30布置在外壳2中并具有一个转筒轴31，后者通过转筒孔10和圆筒形受料器11伸入盖4的前壁9中，这样，其前侧自由端32即可连接到混合器驱动轴上。
在前室17的后区，在转筒轴31上布置了一个后混合叶轮33。后混合叶轮33的内叶轮段34具有一个径向延伸的平面圆盘的形状，该圆盘同心地围绕转筒轴31布置。在内叶轮段34的外圆周上连接一个外叶轮段35，后者具有4个分别大致为圆环扇形体形状的叶片36a-d。叶片36a-d等距离分布、并从内叶轮段34径向倾斜向前下降，所以外叶轮段35在其进料侧具有径向向内取向的斜坡。由此获得的圆盘形状在组分的浓度调节和预混合过程中对后叶轮33起到临时集料盆的作用。
在每个叶片36a-d的中心区分别设置一个状如轴颈伸出的涡流元件37a-d。每个叶片36a-d的两个侧边向后倾斜。由于后混合轮在圆周方向内的相邻叶片36a-d的相同的间距，为组分提供了4个通过孔39a-d。
这样构成的后叶轮33的外轮廓完全匹配过渡段16的内壁16b。其中，叶片36a-d的斜坡和长度基本上相当于过渡段16的内壁16b，且其后的短圆筒段18在其径向横截面上基本上与内叶轮段34一致。从而达到了前室17被主室22封闭，所以只可能由通过孔39a-d和位于其后的单个通道23a-d进行组分的通过。其中，通过孔39a-d的宽度和单个通道23a-d的宽度大致为相同的数量级，且通过孔39a-d优先稍微宽一些。过渡段16的内壁16b和后混合叶轮33之间的最小轴向间距避免了这两部分在轴31转动时的严重的相互摩擦和混合叶轮的壁间隙所引起的沿着内壁的材料卸出。
转筒30包括一个在前室17内轴向位于后混合叶轮33前面的前混合叶轮40。前混合叶轮40由4个大致为条形的叶片41a-d组成，叶片41a-d从转轴31径向延伸到从径向看去伸到了布置在后面的后混合叶轮33的外圆周。这时，它们从里面紧接盖4的内壁7而没有壁间隙。其中，叶片41a-d分别布置在通过孔39a-d的前面，所以其轴向的突起面分别伸入通过孔39a-d之一中。混合叶片41a-d的宽度小于通过孔39a-d的宽度，所以不遮挡通过孔39a-d，这尤其可从图3前视图一目了然。混合叶片41a-d的轴向横截面呈梯形状，且相应叶片41a-d的轴向延伸侧这样构成斜面，使其在混合叶轮的旋转方向R内具有斜坡，后侧则做成较小的斜坡和较大的面积。
在主室22内，转筒30具有另外5个混合叶轮42a-d、43。其中混合叶轮43布置在短圆筒段18的端部，该混合叶轮侧面和背面紧接短圆筒段18和长圆筒段19之间的阶梯形缩小段而无壁间隙。混合叶轮43由4个其径向横截面基本上呈方形的叶片44a-d组成，这些叶片沿着圆周分别布置在一定的区域内，在该区域内、后混合叶轮33在前室17中具有通过孔39a-d。但叶片44a-d在径向内不伸出后混合叶轮33的内叶轮段34的外圆周。通过沿着转筒轴31的圆周上的环形突部使叶片44a-d相互连接在其起始段内。
在紧接着的长圆筒段19的轴向延伸的方向内，设置有各具有4个叶片的另外4个混合叶轮42a-d。混合叶轮42a-d的全部叶片完全相同，且径向呈齿形，该齿形在旋转方向R内的前侧倒圆。在轴向内，它们比叶片44a-d长。混合叶轮42a-d的叶片紧接长圆筒段19的内壁而无壁间隙。这时，它们沿着圆周对准其后的混合叶轮42a-d的叶片排列，且这种排列分别沿混合叶轮43的叶片44a-d之一的后面延伸。转筒轴31的4个轴向延伸的长突部从后混合叶轮33的背面通过相应的叶片44a-d一直延伸到前混合叶轮42a-d的相应叶片。
在混合过程中，具有较低体积百分比的组分和具有较高体积百分比的组分分别通过小的进料孔12和大的进料孔13压入前室17中。在通过前混合叶轮40时，特别是具有较小体积百分比的组分产生第一涡流、于是这些组分便撞击到后混合叶轮33的盘形表面上。
由于单个通道23a-d的有限宽度，再加上它们只是暂时地-即在与不断旋转的后混合叶轮33的通过孔39a-d重叠的过程中-打开，所以组分被延迟从前室17排入主室22。通过单个通道23a-d以及通过孔39a-d的数目和尺寸的适当选择，在后混合叶轮33的盘形表面上的组分停留时间在很大范围内几乎可任意调节。这样就可例如达到这样的目的：在组分到达主室之前，前室在混合过程开始时必须首先几乎完全充满供入的组分。
由于后混合叶轮33的大面积结构，混合料的各组分的浓度在这个时间间隔内以高的精确度进行调节并同时进行预混合，以使混合料达到整体均匀化。后者特别是通过元件37a-d在沿着后混合叶轮33的表面运动的过程中引起组分或预混合料在叶片36a-d上产生涡流而得了改善。
与此同时，前混合叶轮40的剪切作用和其叶片41a-d的倾斜的轴向侧边有助于预混合过程。由于它的轴向突起面伸入后混合叶轮33的每个通过孔39a-d中，阻止了供入的组分不撞击到外或内叶轮段35或34上就直接到达通过孔39a-d中。此外，叶片41a-d的大面积的后侧边保证了在通过孔39a-d方向内的预混合料的导向和供入单个通道23a-d。
这样，在前室17中已经达到了混合料的高的整体均匀度，从而在主室22中保持较少的混合叶轮42a-d、43的数目，就可在通过排出孔20排料时获得混合料的理想的整体和局部均匀度。这就导致混合器1的省钱和省地的结构，尤其是在其轴向的总长度方面。
业内人士从这个优选实施例的说明中可获得许多变型方案，而不离开通过权利要求确定的本发明的保护范围。
例如为了在前室17中获得混合料的所需的停留时间，单个通道23a-d的数目不必强制性地与通过孔39a-d的数目一致。其次，过渡段16可不作为外壳2的整体组成部分来实现，例如它也可以是外壳2的内腔中的一个末端呈锥形缩小的元件。
此外，单个通道23a-d和/或通过孔39a-d可改变其宽度，特别是沿着过渡段16可具有或增或减的宽度，这样就可调节从前室17流入主室22的所需的体积流量。同样可改变其深度。
其次，单个通道23a-d除了其径向向中心方向和倾斜向后取向的延伸外，也可沿着过渡段16呈圆周倾斜布置，这样，从前室17流入主室22的组分的体积流量除了具有中心的定向组分外，还具有圆周的定向组分。
此外，具有较高体积百分比的组分可与具有较低体积百分比的不只一种的其他组成进行混合。在这种情况中，盖4的前壁9需要另外设置一个进料孔。其次，如果各组分具有相同的配料比，也可给动力混合器1的结构带来好处，这时可设置相同尺寸的进料孔12、13。
混合器外壳2的总长度可随要混合的组分的种类和数目以及所规定的混合级的数目而改变，例如对于制作牙印模胶的混合器来说，其总长度可介于3厘米和10厘米之间。
附图标记
1        动力混合器
2        外壳
3        壳体
4        盖
5        密封唇
6        盖外壁
7        盖内壁
8a，b    凹槽
9        盖前壁
10       转筒孔
11       圆筒形受料器
12       小进料孔
13       大进料孔
14       小进料孔的受料器
15       大进料孔的受料器
16       过渡段
16a      过渡段的内侧边
16b      过渡段的内壁
16c      过渡段的外侧边
17       前室
18       短圆筒段
19       长圆筒段
20       出料孔
21       出料侧锥形段
22       主室
23a-d    单个通道
24a-d    突部
30       转筒
31       转筒轴
32       转筒的前自由端
33       后混合叶轮
34         内叶轮段
35         外叶轮段
36a-d      叶片
37a-d      涡流元件
38a，b     叶片的侧边
39a-d      通过孔
40         前混合叶轮
41a-d      叶片
42a-d      混合叶轮
43         混合叶轮
44a-d      叶片
R          转筒的转动方向

Claims (20)

1.用于混合牙印模胶的低至高粘性的组分的动力混合器，具有一个转筒(30)和一个外壳(2)，该外壳具有组分的前进料孔(12、13)和至少一个后出料孔(20)，且其内腔包括一个前室(17)和一个主室(22)，其中前室(17)以远端逐渐缩小的过渡段(16)连通主室(22)，其特征为，至少一个单个通道作为从前室(17)到主室(22)的通道，且单个通道的宽度在过渡段(16)的一部分圆周延伸。
2.按权利要求1的动力混合器，其特征为，逐渐缩小基本上呈锥形变化。
3.按权利要求1或2的动力混合器，其特征为，至少设置两个单个通道。
4.按权利要求1的动力混合器，其特征为，相邻的单个通道在过渡段(16)的圆周方向分别具有相同的间距。
5.按权利要求1的动力混合器，其特征为，每个单个通道都由外壳(2)的内壁中的凹槽构成。
6.按权利要求1的动力混合器，其特征为，转筒(30)在前室(17)以内具有一个后混合叶轮(33)，后混合叶轮的外叶轮段(35)轴向布置在过渡段(16)的前面，其中至少一个通过孔在外叶轮段(35)内构成。
7.按权利要求6的动力混合器，其特征为，外叶轮段(35)在进料侧具有一个径向向内取向的斜坡。
8.按权利要求6的动力混合器，其特征为，后混合叶轮(33)设置有一个同心的内叶轮段(34)，内叶轮段(34)在进料侧具有一个径向大致为平面延伸的表面。
9.按权利要求6的动力混合器，其特征为，通过孔的数目相当于单个通道的数目。
10.按权利要求6的动力混合器，其特征为，每一个通过孔的宽度和/或相邻通过孔的圆周间距基本上相当于单个通道的间距。
11.按权利要求6的动力混合器，其特征为，通过孔分别延伸到外叶轮段(35)的外缘。
12.按权利要求6的动力混合器，其特征为，每个通过孔的长度基本上在径向延伸整个外叶轮段(35)。
13.按权利要求6的动力混合器，其特征为，沿着通过孔的侧向边界分别在外叶轮段(35)内构成一个斜边。
14.按权利要求7的动力混合器，其特征为，在外叶轮段(35)的进料侧的表面上布置有轴向延伸的涡流元件。
15.按权利要求6的动力混合器，其特征为，转筒(30)在前室(17)以内具有一个带至少一个径向延伸叶片的前混合叶轮(40)，其轴向突出面分别伸入后混合叶轮(33)的通过孔中。
16.按权利要求15的动力混合器，其特征为，前混合叶轮(40)的叶片的数目相当于后混合叶轮(33)的通过孔的数目。
17.按权利要求15或16的动力混合器，其特征为，每个叶片的轴向延伸的边构成这样的倾斜面，即该边在混合叶轮的转动方向(R)内具有一个斜坡。
18.按权利要求1的动力混合器，其特征为，转筒(30)在主室(22)内具有许多带单个叶片的圆周对准的混合叶轮。
19.按权利要求18的动力混合器，其特征为，转筒(30)在主室(22)以内在圆周对准的混合叶轮前面具有一个混合叶轮(43)，该混合叶轮(43)的单个叶片具有相比于在圆周对准的混合叶轮较大的径向表面。
20.按权利要求1或2的动力混合器，其特征为，至少设置四个单个通道。 
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