СМЕСИТЕЛЬ
MIXER

Изобретение относится к смесителю и, точнее, к смесителю, который является одновременно динамическим и статическим и пригоден для смешивания двух компонентов, предназначенных для составления материала для отливки зубных протезов.
Известно, что в настоящее время существуют и широко распространены на рынке устройства, предназначенные для выдачи и смешивания материалов с двумя компонентами, подходящих для отливок зубопротезных мостов пациента.
В частности два составляющих материала (основа и катализатор) содержатся в отдельных контейнерах, таких, как, например, пластмассовые цилиндрические элементы.
Контейнеры совместимы с механизмом, позволяющим соответствующую выдачу материалов, посредством воздействия сжатием на поршни, помещенные непосредственно во внутреннюю часть контейнеров.
Смеситель соединен с отверстиями контейнеров посредством двух входных отверстий, выполненных на нем и форма которых соответствует входному отверстию соответствующих отверстий упомянутых контейнеров, и также снабженных каналом выдачи, из которого смешанный материал выдан для последующего использования.
В частности, смеситель состоит из полностью полого корпуса, выполненного из пластмассового материала, который в конце имеет упомянутые входные отверстия для введения основы и катализатора, содержащихся в цилиндрах.
В смесителе есть камера смешивания, в которой расположен вращающийся элемент, оснащенный соответствующими ребрами для достижения оптимальный гомогенизации основы и катализатора.
В частности, вращающийся элемент имеет движущий вал, непосредственно соединенный с выдачным механизмом таким образом, что сам механизм может одновременно проталкивать материалы к впускным отверстиям смесителя в желаемых количествах и объемных соотношениях и может приводить в действие вращающийся элемент, снабженный ребрами.
Скорость вращения ребер, так же как давление, оказываемое на материал, и таким образом на скорость подачи, является настолько изученной, что обеспечена оптимальная смесь основание-катализатор, которая выходит из выдачного отверстия в виде гомогенной массы.
Предшествующий уровень техники, кратко описанный выше, проиллюстрирован, например, в EP 1274501 или EP 1368113 на имя 3M ESPE.
Второй документ, упомянутый выше, раскрывает динамический смеситель, подходящий для того, чтобы смешивать особенно вязкие вещества, включая использование траектории перемещения, хорошо изученной для материалов, входящих в камеру смешивания, чтобы избежать взаимного загрязнения и улучшить последующее смешивание. Кроме того, важно заметить, что, когда известные динамические смесители предназначены для работы с особо вязкими материалами, отверстие выдачи увеличено, чтобы уменьшить сопротивление потока.
Кроме того, из EP 603492 известно устройство для смешивания и выдачи материалов, таких как связующие или герметизирующие материалы, в которых обеспечен первый "статический" компонент и в которых каждый из компонентов материала введен отдельно и распределен, все еще находясь отдельно от другого компонента, во множестве пунктов для входа в истинный динамический смеситель.
От области подачи динамического смесителя материалы начинают смешиваться вместе посредством Архимедова винта, приводимого в движение вокруг его оси.
EP 1029585, напротив, показывает общую конфигурацию смешивающего устройства, приспособленного для поочередного использования со статически смешивающим винтом, таким образом образующим "статический смеситель", или с динамическим ротором в пределах камеры смешивания, чтобы образовать "динамический смеситель".
Как ясно описано в тексте, эти два решения состоят в том, чтобы быть использованными поочередно, и не могут быть объединены вместе.
Хотя устройства, кратко описанные выше, теперь широко распространены на рынке во множестве различных вариантов, они, однако, имеют некоторые ограничения и/или недостатки функционирования.
Особенно нужно отметить, что динамические смесители, известные в настоящее время, не всегда позволяют оптимальное смешивание основы и катализатора.
Фактически, если вязкость материала, частота вращения динамического элемента и скорость подачи материала непосредственно в пределах смесителя не оптимизированы, существует риск выхода материала в негомогенном состоянии, таким образом, вызывающий в результате последующие проблемы во время изготовления отливок зубопротезных мостов.
Очевидно, что, как только смеситель был оптимизирован, изменение параметров вязкости обязательно влечет за собой некачественное смешивание компонентов и значительное уменьшение скорости потока, особенно, если используются вязкие материалы.
Другой отрицательный аспект, с которым сталкиваются, прежде всего, при работе с наиболее вязкими изделиями, - это образование воздушных пузырьков в смешанной массе, которые являются результатом неправильной внутренней геометрии смесителя.
Кроме того, динамический смеситель позволяет довольно быстрый проход компонентов через камеру смешивания и, следовательно, для получения соответствующей степени смешивания, динамические смесители должны быть выполнены довольно длинными или во всех случаях смесители должны иметь минимальное число ребер смешивания.
Наконец, размеры камеры смешивания влияют на количество материала, остающегося внутри смесителя после использования, который является израсходованным впустую.
Соответственно, настоящее изобретение по существу направлено на устранение всех вышеупомянутых недостатков.
Первой задачей изобретения является изготовление смесителя для вязкоупругих материалов, которые используются для нужд зубопротезирования, который позволяет гомогенное и оптимальное смешивание основы и катализатора.
Еще одной задачей изобретения является избежание образования пузырьков или других недостатков смешивания в камере смешивания и, таким образом, в выданном материале.
Дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы изготовить смеситель, позволяющий получать удовлетворительные скорости потока даже при значительном увеличении вязкости изделий.
Кроме того, необходимо, чтобы всегда была обеспечена однородность выходящего изделия, даже когда имеются значительно различающиеся уровни вязкости и консистенции материала.
Дополнительные задачи изобретения состоят в сокращении длины динамического ротора и/или количества используемых ребер, не влияя отрицательно, с другой стороны, на функционирование смесителя.
Дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы уменьшить количество остаточного материала в смесителе после использования, таким образом, сокращая потери материала.
Изобретение также имеет задачу, заключающуюся в достижении более низких издержек производства, в то же самое время, предлагая изготовление смесителя, совместимого с выдачными устройствами контейнеров с материалами, представленных в настоящее время на рынке.
Указанные выше и дополнительные задачи, которые станут более очевидными в ходе настоящего описания, по существу достигнуты смесителем в соответствии с признаками, изложенными в приложенной формуле изобретения.
Далее признаки и преимущества будут более понятны из подробного описания предпочтительных, но не исключительных, вариантов осуществления определенного смесителя для вязкоупругих веществ типа компонентов паст для зубопротезных отливок в соответствии с настоящим изобретением.
Это описание будет изложено в дальнейшем со ссылкой на сопровождающие чертежи, приведенные посредством неограничивающего примера, в которых:
Фиг.1 - продольное сечение смесителя в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2a и 2b изображают динамический ротор, включенный в устройство изобретения;
Фиг.3a, 3b и 3c изображают основание корпуса смесителя, которое видно на Фиг.1;
Фиг.4a и 4b изображают внешний корпус смесителя, который виден на Фиг.1;
Фиг.5 изображает альтернативный вариант осуществления динамического смесителя в соответствии с изобретением; и
Фиг.6 изображает альтернативный вариант осуществления основания корпуса смесителя.
Со ссылкой на чертежи смеситель, особенно приспособленный для смешивания вязкоупругих веществ типа основы и катализатора, являющихся компонентами паст для зубопротезных отливок, в общем обозначен цифрой 1.
Упомянутый смеситель состоит из удерживающего корпуса 2, выполненного из, в общем, прозрачного пластмассового материала и образованного из внешнего корпуса 15 и основания корпуса или крышки 14, герметично соединенной с внешним корпусом.
Как можно заметить, крышка 14 основания имеет входное отверстие 3, предназначенное для получения первого компонента, который должен быть смешан, и второе входное отверстие 4, предназначенное для получения второго компонента, который должен быть смешан.
В изображенном варианте осуществления эти два компонента поступают в смеситель через входные отверстия 3, 4, имеющие ось, параллельную оси 8 смесителя непосредственно. Необходимо, однако, заметить, что, альтернативно, может быть обеспечено также входное отверстие с наклонной осью поперечно к оси симметрии 8.
Как видно из Фиг.1, поток компонентов затем отклоняется, заставляя их войти в камеру смешивания в направлении, поперечном направлению оси 8 вращения. Это отклонение, в частности, вызвано присутствием наклонных нижних поверхностей 40 внешнего корпуса 15.
Однако с точки зрения направлений входа и взгляда на Фиг.3b и 3c, можно видеть, что поступающие вещества направлены перпендикулярно к оси 8 смесителя в горизонтальной плоскости (направления C, D на Фиг.3c).
Более детально крышка 14 основания и внешний корпус 15 во взаимодействии образуют предварительную камеру 41 для входа компонентов, которая выполнена с возможностью отклонения поступающего потока от направления, параллельного оси 8 смесителя, к направлению, находящемуся под углом к этой оси, посредством наклонных поверхностей 40 и также радиально направленных (направления C, D) к оси непосредственно через каналы 42, 43 соответствующей формы.
Альтернативно (Фиг.6), каналы 42, 43, имеющие определенную форму, могут быть наклонены в плоскости так, чтобы эти два компонента были направлены к предварительной камере 41 в наклонных направлениях и по противоположным траекториям в плоскости (направления C', D'); таким способом может быть улучшено смешивание, которое может быть полезно для использования, в частности, когда применяются довольно вязкие вещества.
Наконец, необходимо отметить, что камера 41 предварительного смешивания не связана ни с какими из ребер 12, которые могли вводить воздушные пузырьки во время смешивания.
Во всяком случае, вариант осуществления, изображенный на Фиг.6, также предполагает прямой вход материалов в камеру 41 предварительного смешивания без какой-либо задержки, но просто обеспечивающий два потока, которые перемещаются в противоположных направлениях.
Таким способом лучшее смешивание может быть обеспечено при некоторых условиях, потому что материалы входят в камеру смешивания с оптимальным наклоном потока и скоростями, которые не обязательно параллельны оси 8.
Удерживающий корпус 2, точнее, внешний корпус 15 имеет продольную протяженность, начинающуюся от первого конца 2a, где расположена крышка 14 основания, тогда как противоположный конец 2b, где образовано выходное отверстие 5, приспособлен к выходу смешанного материала.
В удерживающем корпусе 2 образована камера 6 смешивания, в которой два компонента, введенные через входные отверстия 3, 4, тщательно смешаны до желаемой однородности и затем выданы через выходное отверстие 5.
Можно видеть динамический элемент 7 смешивания, часть 7a которого, составленная из центрального стержня 13 и заданного числа ребер 12, радиально размещенных вокруг него, размещена с возможностью вращения вокруг его продольно проходящей оси 8 внутренней части камеры 6 смешивания.
Для этой цели динамический элемент 7 смешивания оснащен нижней насадкой 16 определенной формы, предназначенной для зацепления посредством средств привода (например, соответствующего вала вращения), которые могут его вращать. Это средство привода не показано и не описано, поскольку оно представляет собой известный тип устройств, представленный в настоящее время на рынке.
Точнее динамический элемент 7 смешивания вмещает первую область 6a камеры 6 смешивания, в общем, имеющую цилиндрическую конфигурацию с постоянным сечением канала.
Строго цилиндрическая форма сечения камеры смешивания, однако не обязательна, но также может иметь место сечение, имеющее часть, которая становится к выходу шире или уже.
Кроме того, в изображенном варианте осуществления имеется сужающаяся часть 20 (в виде усеченного конуса), соединяющая первую область 6a со второй областью 6b камеры 6 смешивания.
В пределах первой области 6a ребра 12 предпочтительно размещены на различной высоте вдоль продольной оси 8 элемента смешивания и в соответствующем количестве для каждого уровня (в изображенном варианте осуществления четыре ребра расположены с интервалом через 90° для каждого из четырех уровней) и проходят от центрального стержня 13, насколько позволяет внутренняя поверхность первой области 6a камеры смешивания, так, чтобы по существу было заполнено ее сечение.
В частности, ребра вращающегося вала разделены следующим образом: ребра первого ряда узкие, в то время как концевые ребра 21 больше и в своей верхней части имеют скребки 22, которые почти касаются внутренних стен сужающейся части 20.
Альтернативно, может быть обеспечена приспособляемость усечено-конусного центрального стержня 13, который становится больше от основания к входному отверстию (фиг.5). Это включает дополнительное сужение сечения свободного прохода материала, текущего через него. Очевидно, также возможно, что усечено-конусный центральный стержень 13 становится более узким к выходному отверстию 5.
Как показано на сопровождающих чертежах, далее по ходу за динамическим элементом 7 смешивания вдоль направления А подачи материала находится дополнительный элемент смешивания статического типа 9, содержащий множество элементов 10, имеющих определенную форму, приспособленных для дополнительного последующего смешивания материалов прежде, чем они выйдут из смесителя.
В частности, статический элемент 9 смешивания размещен непосредственно по ходу за динамическим элементом 7 смешивания и заканчивается непосредственно у выходного отверстия 5.
Упомянутый элемент неподвижно прикреплен к удерживающему корпусу и, в частности, ко второй области 6b камеры 6 смешивания.
Необходимо отметить, что вторая область 6b имеет среднее сечение прохода меньше, чем среднее сечение прохода первой области 6a. В общем, вторая область 6b также имеет цилиндрическую конфигурацию и будет иметь постоянное сечение прохода.
Также необходимо отметить, что статические элементы 10 устройства 9 образуют постоянные каналы для материала, текущего через смеситель. Эти каналы направлены поперек продольной оси 8 устройства 9.
Кроме того, из-за последовательного прохода упомянутого материала через такие элементы, имеющие определенную форму, материал вынужден перемещаться в направлениях, поперечных одно относительно другого, вдоль пути подачи.
С геометрической точки зрения, элементы 10 статического устройства 9 смешивания содержат часть Архимедова винта, в котором поверхности вынуждают материал проходить через них, вращаясь вокруг оси смесителя 8.
Если имеется более чем одна часть Архимедова винта, они будут отклоняться под углом 90°.
Очевидно, число этих элементов может быть установлено в зависимости от вязкости материала, необходимой степени смешивания, которая должна быть получена, сопротивления потока, произведенного этим статическим смесителем и всеми другими техническими требованиями, от которых зависят эти параметры.
Например, может быть изготовлен смеситель, имеющий от одной до четырех упомянутых поверхностей 10, имеющих определенную форму.
Исходя из вышеописанного смеситель в соответствии с изобретением функционирует следующим образом.
Каждый из двух компонентов заставляют посредством выдачного механизма войти в смеситель под давлением, через первые и вторые входные отверстия 3, 4, имеющие различные сечения прохода для того, чтобы получить желаемые объемные отношения между этими двумя изделиями на входе. Здесь основа и катализатор поданы на первый этап смешивания в пределах первых трех четвертей камеры 6, причем первый этап смешивания выполняется динамическим элементом смешивания, вращающимся вокруг его оси 8. В оставшейся четверти перед входом в статический смеситель, из-за формы последнего смешивающего ребра 21 и сопротивления потока, вызванного статическим элементом, смешивание имеет дальнейшее улучшение.
Материал перемещается далее от входных отверстий 3, 4 к выходному отверстию 5 благодаря давлению поступающего материала, произведенного выдачным механизмом.
Материал, после смешивания в камере 6a посредством динамического смесителя 7, вынужден пройти через вторую область 6b камеры смешивания, где расположена статическое устройство 9 смешивания, описанное выше, которое производит третий дополнительной этап смешивания. Затем материал выходит из выходного отверстия 5 так, что он может быть использован.
Изобретение имеет важные преимущества.
Прежде всего, необходимо отметить, что приспособление смесителя, состоящего из первой динамической части и второй статической части, улучшает однородность выходящего материала.
Фактически, статическая часть смесителя замедляет общую скорость подачи материала, который поэтому обязан дольше находиться в области динамического смешивания.
Из-за вышеупомянутого, динамический элемент 7 смешивания может обеспечивать лучшую гомогенизацию материалов без необходимости применения слишком больших длин и/или слишком большого количества ребер.
Помимо того, чтобы быть областью, действующей как "стопор", то есть областью, обладающей свойством уменьшать скорость материала, статический смеситель обладает способностью выполнения дополнительного смешивания, которое далее улучшает свойства выходящего материала. Таким образом, благодаря присутствию этого статического устройства 9 смешивания, смеситель может также работать с веществами различной вязкости и во всех случаях получать хорошую степень смешивания.
Кроме того, в отличие от общепринятого мнения, преграда потока в конце не уменьшает его скорость, если применены соответствующие приемы улучшения потока в других отделениях смесителя.
Статический элемент вводит преграду, которая, если соответственно изучено, позволяет улучшить смешивание динамическим смесителем и оптимизировать операцию смешивания, которая будет проведена в конечной части смесителя непосредственно.
Наконец, из-за присутствия меньшего числа ребра более тонкой геометрии, уменьшено нагревание материала, проходящего через смеситель, и, кроме того, из-за меньшего размера камеры смешивания, также уменьшены потери материала впустую.