DE10019893C2 - Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers oder einer Kartuschenfront und deren Verwendung - Google Patents

Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers oder einer Kartuschenfront und deren Verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers oder einer Kartuschenfront, der/die beim Anmischen von pastösen Massen Verwendung findet. Die Erfindung betrifft somit auch eine Ausbringvorrichtung, umfassend einen Mischer in Kobination mit einer Kartuschenfront.
In der EP 0232733 A2 wird eine Zweikomponenten-Austragseinrichtung beschrieben. Solche Austrageinrichtungen werden auch als statische oder Strömungsmischer bezeichnet. Eine vergleichbare Austragseinrichtung wird in der US 5,487,606 A beschrieben.
Diese Mischer eignen sich im wesentlichen nur zum Anmischen von verhältnismäßig kleinen Mengen leicht mischbarer Massen mit nicht allzu hoher Viskosität. Der Mischer wird auf eine Doppelkartusche aufgesetzt, in der sich zwei Kolben befinden. Die Kraftübertragung auf die Kolben erfolgt händisch. Die Qualität des Mischergebnisses ist letztlich abhängig von der Länge der Mischkanüle und der Anzahl der darin enthaltenen Wendel. Da das Volumen der Mischkanüle im Verhältnis zum Volumen der Kartusche nicht zu vernachlässigen ist, kommt es beim Wechseln der Mischkanüle zu unerwünschtem Materialverlust an anzumischender bzw. angemischter Masse.
Ein Teil dieser Probleme lässt sich durch Verwendung eines dynamischen Mischers umgehen, wie er in WO-98/43727 A1 beschrieben ist.
Ein im wesentlichen idealer Mischer erlaubt zum einen einen hohen Materialdurchsatz bei gleichbleibender Mischqualität, zum anderen weist er eine geringe Baugröße auf, um Materialverlust beim Anmischen zu vermeiden und die Fertigungskosten gering zu halten.
Ein typischer dynamischer Mischer weist zwei runde Einlassöffnungen für die anzumischenden Massen auf, sowie eine Öffnung zur Aufnahme einer Antriebswelle, die die Mischflügel antreibt. Die anzumischenden Massen werden üblicherweise über elektrisch angetriebene Kolben aus entsprechenden Kartuschen ausgebracht.
Gewünscht ist ein hoher Durchsatz bei gleichbleibender Mischqualität.
Die Menge an anmischbarer Masse pro Zeiteinheit wird allerdings beschränkt zum einen durch die Größe der Einlassöffnungen, zum anderen durch die auf die Kolben übertragbare Kraft.
Die Vergrößerung des Durchmessers der runden Einlassöffnungen führt notgedrungen zu einer Vergrößerung des Mischers insgesamt und damit auch zur unerwünschten Vergrößerung des Totvolumens.
Eine Änderung der Geometrie der Einlassöffnungen führt zu Problemen hinsichtlich der Dichtung an dieser Stelle und wird zudem durch die notwendige Öffnung für die Antriebswelle beschränkt.
Die DE 42 02 591 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vormischen von wenigstens zwei Massen. Die Auslaufstutzen der Vorrichtung besitzen einen im wesentlichen halbkreisförmigen, zu einem Kreis zu ergänzenden Querschnitt. Von den Auslaufstutzen verlaufen ineinandergreifende Auslauftüllen, die einen rechteckigen, schmalen Austrittsquerschnitt besitzen.
Alternativ könnte die Kraft auf die Stempel erhöht werden. Diese Maßnahme wird allerdings durch die Materialeigenschaften der Vorrichtung in Verbindung mit der Größe der Einlassöffnungen begrenzt.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Anmischen bereitzustellen, die einen höheren Materialdurchsatz bei im wesentlichem gleicher Mischqualität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
Durch eine Gestaltung der Eintrittsöffnungen abweichend von der Kreisform ist es möglich, bei gleicher Baugröße der Vorrichtung in Form eines Mischers oder einer Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront größere Eintrittsöffnungen für die anzumischenden Massen bereitzustellen.
Bei Einhaltung der genannten Parameter, die kennzeichnend für das Material der Vorrichtung in Form eines Mischers oder einer Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront sind, erübrigt sich gegebenenfalls auch die Anbringung zusätzlicher Dichtungen, wie Dichtlippen und/oder Dichtungsringe.
In diesem Fall ist die Vorrichtung in der Form eines Mischers bzw. einer Kartuschenfront einerseits ausreichend elastisch und flexibel, um als ihre eigene Dichtung zu wirken, zum anderen ausreichend stabil, um die beim Ausbringen der anzumischenden Masse bzw. beim Anmischen auftretenden Kräfte verarbeiten zu können.
Es wurde gefunden, dass sich gute Dichtwirkungen dann erzielen lassen, wenn das Material der Vorrichtung in Form eines Mischers einen E-Modul im Bereich von 800 bis 1400 N/mm2 und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 200 bis 800% und das Material der Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront einen E-Modul im Bereich von 2000 bis 3000 N/mm2 und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 50 bis 200% aufweisen.
Eine vergleichbar gute Dichtwirkung lässt sich erreichen, wenn das Material der Vorrichtung in Form eines Mischers einen E-Modul im Bereich von 2000 bis 3000 N/mm2 und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 50 bis 200% und das Material der Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront einen E- Modul im Bereich von 800 bis 1400 N/mm2 und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 200 bis 800% aufweisen.
Vorzugsweise ist das Material derart beschaffen, daß es einen E-Modul und eine Reißdehnung, wie oberhalb beschrieben, in Kombination aufweist.
Materialien, die mindestens eine der oben genannten Eigenschaften nicht aufweisen, haben sich als ungeeignet erwiesen für Mischer, insbesondere dynamische Mischer, und/oder Kartuschenfronten mit Öffnungen, die von der Kreisform abweichen.
Unter dem Begriff Öffnung im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sowohl Einlassöffnungen als auch Auslassöffnungen zu verstehen. Dies ist abhängig davon, in welcher Richtung die anzumischenden Substanzen fließen bzw. gepresst werden und abhängig davon, ob Öffnungen im Mischer oder der Kartuschenfront betrachtet werden.
Üblicherweise weist eine Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront mindestens eine Einlassöffnung auf, die mit der mindestens einen Auslassöffnung korrespondiert.
Eine Vorrichtung in Form eines Mischers weist hingegen üblicherweise zwei Einlassöffnungen und nur eine Auslassöffnung auf.
Vorteilhaft sind ovale Öffnungen und/oder Öffnungen in Nieren- oder Sichelform, insbesondere Öffnungen mit abgerundeten Kanten und Ecken.
Eine derartige Gestaltung ermöglicht eine optimierte Anordnung der Einlassöffnungen um die sich üblicherweise im Zentrum einer Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers befindliche Öffnung für die Antriebswelle. Ferner erlaubt diese Gestaltung die Ausnützung nahezu der gesamten für die Eintrittsöffnungen zur Verfügung stehenden Oberfläche einer Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens zwei, gegebenenfalls aber auch drei oder vier Öffnungen auf.
Diese Öffnungen sind üblicherweise symmetrisch um die Öffnung für die Antriebswelle angeordnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Form eines dynamischen Mischers umfasst üblicherweise mindestens drei Bauteile, insbesondere eine Basisplatte (1), in die die nicht-kreisförmigen Einlassöffnungen (2, 3) und die Öffnung (4) für die Antriebswelle (nicht gezeigt) eingelassen sind und einen in der Basisplatte (1) drehbar gelagerten Rotor (5), an den die Mischflügel (6) angebracht sind und eine Formnut (7) zur Aufnahme der Antriebswelle, sowie das Gehäuse (8) in dem der Rotor (5) läuft.
Gegebenenfalls weist die Vorrichtung zusätzlich mindestens eine Dichtung im Bereich der Einlassöffnungen (2, 3) auf.
Die Form der Nut (7) für die Antriebswelle ist beliebig, unter der Voraussetzung, dass eine zum Anmischen ausreichende Kraftübertragung von der Antriebswelle auf die Mischflügel (6) erfolgen kann.
Öffnungen in kantiger Form haben sich zur Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf den Rotor als günstig erwiesen. Vorzugsweise ist die Formnut (7) für die Antriebswelle dreieckig, viereckig, quadratisch, fünfeckig, sechseckig, siebeneckig oder achteckig aber auch sternförmig oder als Hohlritzel ausgebildet.
Um eine homogene Durchmischung der anzumischenden Substanzen sicherzustellen, ohne die Vorrichtung oberflächlich im Außenbereich zu kontaminieren, ist es erforderlich, dass die Vorrichtung in Form eines Mischers und die mit dem Mischer zusammensteckbare Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront (9, 9') aufeinander abgestimmt sind.
Üblicherweise wird diese Abstimmung durch Anpassung der Geometrien der Öffnungen (10, 11) der Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront (9, 9') auf die Einlassöffnungen (2, 3) des Vorrichtung in Form eines Mischers erreicht.
Alternativ oder kumulativ kann die Abstimmung auch durch Anpassung der Materialien erfolgen.
Geeignete Materialien für die Vorrichtung, insbesondere in der Form eines Mischers und/oder einer Kartuschenfront mit zwei nicht-kreisförmigen Einlass- bzw. Auslassöffnungen umfassen PE, OPP, PP, PTFE, PC, PA und/oder POM. Vorzugsweise werden die Materialien in faserverstärkter und/oder gefüllter Form verwendet.
Geeignete Fasern und Füllstoffe umfassen Glasfasern/-partikel und Kohlenstofffasern/-partikel.
Geeignete Vorrichtungen in Form eines Mischers und/oder einer Kartuschenfront lassen sich beispielsweise im Spritzgussverfahren, gegebenenfalls in einem 2-K-Spritzgussverfahren herstellen.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich auf allen Gebieten der Technik, insbesondere zum Anmischen von hochviskosen, pastösen und/oder dickflüssigen Massen einsetzen.
Hierunter sind allgemein Stoffe zu verstehen, die im Lagerzustand getrennt in mindestens zwei Komponenten aufbewahrt werden und vor der Verwendung angemischt werden müssen.
Beispielhaft seien genannt: Kleber, Fugendichtmassen, Lacke.
Vorzugsweise lassen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen im Dentalbereich einsetzen. Besonders eignen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Anmischen hochviskoser Abformmaterialien, die beispielsweise aus Schlauchbeuteln, die in geeignete Kartuschen eingeschoben sind, mit elektrisch angetriebenen Kolben ausgepresst werden. Denkbar und möglich ist auch die Ausbringung der Materialien aus geeigneten Kartuschen, die direkt mit dem Material befüllt sind ohne dass ein Schlauchbeutel verwendet wird.
Der Begriff hochviskose Massen umfasst alle Massen mit einer Viskosität bestimmt durch Konsistenzprüfung nach DIN 4823 Klasse 0 bis 3, die mit einem Durchmesser von kleiner 80 mm gemessen werden.
Als Materialien seien beispielhaft genannt Silikone, Polyether, Epoxide und Polyurethane.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in der Form eines dynamischen Mischers im Längsschnitt.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers in der Aufsicht.
Fig. 3 zeigt die Vorrichtung, umfassend einen Mischer und eine Kartuschenfront.
Fig. 4 zeigt die Ausführung in Form einer Kartuschenfront in der Aufsicht.
Fig. 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen eines dynamischen Mischers in der Aufsicht.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Form eines dynamischen Mischers mit den drei Bauteilen, Basisplatte (1), in die die nichtkreisförmigen Einlassöffnungen (2, 3) und die Öffnung (4) für die Antriebswelle eingelassen sind, einen in der Basisplatte (1) drehbar gelagerten Rotor (5), an den die Mischflügel (6) angebracht sind, wobei die Öffnung eine Formnut (7) zur Aufnahme der Antriebswelle aufweist, sowie das Gehäuse (8) in dem der Rotor (5) läuft.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Form eines dynamischen Mischers mit zwei nierenförmigen Einlassöffnungen unterschiedlicher Größe (2, 3) und einer runden Öffnung (4) mit sechseckiger Formnut (7) für die Antriebswelle. Angedeutet ist auch der hier in Öffnung (2) zu sehende Mischflügel (6).
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung, umfassend den Mischer gemäß Fig. 1 in Verbindung mit zwei Kartuschenfronten (9, 9'). Die beiden unterschiedlich großen Einlassöffnungen (2, 3) der Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers korrespondieren mit den beiden Auslassöffnungen der Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront (10, 11).
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront in Aufsicht mit einer nierenförmigen Öffnung (10), die beispielsweise mit der Öffnung (2) in Fig. 2 korrespondiert.
In den Fig. 5 und 6 sind weitere Gestaltungsmöglichkeiten für die nicht- kreisförmigen Öffnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers zu sehen.
Die Vorrichtung in Form eines Mischers in Fig. 5 weist zwei Öffnungen in ovaler Form auf, die Vorrichtung in Form eines Mischers in Fig. 6 zwei Öffnungen in Halbkreisform mit abgerundeten Ecken.
Bezugszeichenliste
1
Basisplatte
2
,
3
Einlassöffnungen
4
Öffnung für Antriebswelle
5
Rotor
6
Mischflügel
7
Formnut
8
Gehäuse
9
,
9
' Kartuschenfront
10
,
11
Öffnungen der Kartuschenfront

Claims (7)

1. Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers oder einer Kartuschenfront (9, 9'), der/die beim Mischen von pastösen Massen Verwendung findet, mit mindestens zwei Öffnungen (2, 3, 10, 11), von denen mindestens eine nicht-kreisförmig ist, deren Fläche größer ist, als dies bei einer kreisförmigen Ausführung möglich wäre, wobei die Vorrichtung in Form eines Mischers zur Verbindung mit mindestens einer Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront (9, 9') ausgebildet ist, die über korrespondierende Öffnungen verfügt, und wobei
entweder der Elastizitätsmodul des Materials der Vorrichtung in Form eines Mischers einen E-Modul im Bereich von 800 bis 1400 N/mm2 und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 200 bis 800% aufweisen, und die Reißdehnung des Materials der Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront im Bereich von 50 bis 200% liegt und/oder der E-Modul im Bereich von 2000 bis 3000 N/mm2 liegen,
oder der Elastizitätsmodul des Materials der Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront einen E-Modul im Bereich von 800 bis 1400 N/mm2 und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 200 bis 800% aufweisen, und die Reißdehnung des Materials der Vorrichtung in Form eines Mischers im Bereich von 50 bis 200% liegt und/oder der E-Modul im Bereich von 2000 bis 3000 N/mm2 liegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 in Form eines Mischers mit zwei, drei oder vier nicht-kreisförmigen Öffnungen (2, 3, 10, 11).
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine nicht-kreisförmige Öffnung (2, 3, 10, 11) nierenförmig, oval oder sichelförmig ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in Form eines dynamischen Mischers, wobei sich in der Öffnung für die Antriebswelle (4) eine Formnut (7) befindet, die dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, siebeneckig achteckig, sternförmig oder als Hohlritzel ausgebildet ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche durch Spritzgießen.
6. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Mischen von hochviskosen, pastösen und/oder dickflüssigen Massen.
7. Verwendung eines Materials mit einem Elastitzitätsmodul im Bereich von größer als 200 N/mm2 und/oder einer Reißdehnung im Bereich von 2 bis 1000% zur Herstellung einer Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers oder einer Kartuschenfront (9, 9'), mit mindestens zwei Öffnungen (2, 3, 10, 11), von denen eine nicht-kreisförmig ist, deren Fläche größer ist, als dies bei einer kreisförmigen Ausführung möglich wäre, wobei die Vorrichtung in Form eines Mischers zur Verbindung mit mindestens einer Vorrichtung in Form einer Kartuschenfront ausgebildet ist, die über korrespondierende Öffnungen verfügt.
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