專利名稱：混合和分配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合兩種或多種液體材料的混合裝置。本發(fā)明還涉及一種用于兩種或多種液體材料的分配裝置，該分配裝置和該混合裝置結(jié)合用于在分配液體材料時將它們混合。
已知有各種各樣的液體材料混合裝置。普通的混合裝置包括一大致呈管狀的柱，兩種或多種液體材料被沿著該柱一起流動，該管柱具有內(nèi)部湍流產(chǎn)生元件，該元件在液體材料沿該管柱的流動中參與并產(chǎn)生湍流。湍流使得各材料充分混合。這樣一種混合裝置被美國專利文獻(xiàn)US 4767026公開，它包括一管柱，其中有多個螺旋扭轉(zhuǎn)條帶形式的擾流器，這些條帶沿著管柱長度交替變化其螺旋扭轉(zhuǎn)的方向。專利文獻(xiàn)US 4767026中和混合裝置一起公開的還有用于兩種液體材料的分配裝置。在文獻(xiàn)EP 0212290A中描述了另一種類似的混合裝置，它包括一圓柱通道管，該管在其內(nèi)圓周壁上有一槽，而在其外圓周表面上具有一開有螺旋槽的軸。在軸和通道管上的槽沿管長具有不變的深度。
已知的混合裝置不足于徹底混合某些特定材料，例如包括兩種或多種材料的藥或其它保健配方，每種材料均包含要用來在混合后相互作用而形成產(chǎn)品的那些物質(zhì)。
本發(fā)明的一個目的是至少部分地克服上述問題，以及對已有的混合裝置提供一種替代方案。本發(fā)明的另一目的是提供一種混合裝置，它適合用于小體積類型的適用于諸如牙膏、凝膠等保健產(chǎn)品的手工操作的分配裝置。這些混合裝置通常包括多個用于各種物質(zhì)的儲存器，每個儲存器與一手動泵相連，該泵通過一各自的連通分配出口泵出。這些分配裝置是為人們所熟知的，例如在專利文獻(xiàn)US 5104004和US 4438871中披露的等等。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可從以下的敘述中加以了解。
因此，本發(fā)明提供一種適用于混合兩種或多種液體材料的混合裝置，它包括一大致呈管狀的柱，在該管柱中有一內(nèi)部縱向排列芯，在管柱和芯之間有一空間限定了一通道，該通道適宜于使液體材料在整個縱向上流過管柱，該通道有一入口端和一出口端，分別用于使液體材料流入和流出該通道，面向芯的管柱內(nèi)表面在其上具有一個或多個液體導(dǎo)向元件，它們在當(dāng)液體沿通道縱向地從入口端流至出口端時在第一扭轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生螺旋流，而面向管柱的芯外表面則在其上具有一個或多個液體導(dǎo)向元件，它們在當(dāng)液體沿通道縱向地從入口端流至出口端時在與該第一扭轉(zhuǎn)方向相反的第二扭轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生螺旋流，其特征在于在部分通道中液體產(chǎn)生的螺旋流主要沿著芯上面的導(dǎo)向元件的扭轉(zhuǎn)方向，而在該部分通道的上游或下游的一部分通道中使液體產(chǎn)生的螺旋流主要沿著管柱上的導(dǎo)向元件的扭轉(zhuǎn)方向。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，管柱內(nèi)部通常是圓形截面的，而芯的外部則通常也是圓形截面的，芯與管柱同軸對齊。上述螺旋扭轉(zhuǎn)軸作為管柱和芯的軸是合適的。
優(yōu)選地，朝向通道的入口端時，使液體產(chǎn)生的螺旋流主要是沿著芯上導(dǎo)向元件的扭轉(zhuǎn)方向，而在入口端下游，亦即朝向出口端時，所給予液體的螺旋流則主要是沿著管柱上導(dǎo)向元件的扭轉(zhuǎn)方向。
上述液體導(dǎo)向元件可以具有不同的類型，例如排列好的元件，例如在管柱和芯的各自表面上擋板、葉片、脊或槽中的一個，幾個或全部按螺旋排列或按部分螺旋排列。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，上述液體導(dǎo)向元件包括一個或多個在面向芯的管柱表面上的螺旋槽，以及一個或多個在面向管柱的芯的表面上的螺旋槽，所述一個或多個螺旋槽的螺旋軸大致是沿縱向方向，所述一個或多個螺旋槽在柱和芯上的扭轉(zhuǎn)方向是相反的。
上述槽可以做成切入管柱和/或芯表面的切口，或可形成在從這些表面隆起的脊之間。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，在管柱和芯上的一個或多個槽在其上開口面上是相通的且在通道的入口和出口間形成一盤旋通道。芯和管柱的部分表面，或各自位于芯和管柱上的槽之間的所述脊可以相互接觸。
在管柱和芯的表面上的一個或多個槽合適地應(yīng)為連續(xù)不中斷槽?？梢允褂迷诠苤砻婊蛟谛颈砻嫔系膯蝹€槽，也可以是多個槽。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，在管柱中的一個或多個槽的深度可以改變以便使其在管柱出口端附近深度大于入口端附近的深度，在管柱中的一個或多個槽的深度從入口端到出口端逐漸增大是合適的，而芯上的一個或多個槽的深度可以改變以便使其在芯的入口端附近的深度大于出口端附近的深度，在芯的一個或多個槽的深度從入口端到出口端逐漸減小是合適的。在該優(yōu)選實(shí)施例中，在管柱的入口端，芯上的較深的槽面對管柱上較淺的槽，而朝著管柱的出口端，芯上的較淺槽則面對管柱上的較深槽，芯和管柱中的槽深度可沿管柱的長度逐漸改變，或者以階梯型式沿管柱長度改變。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，管柱的內(nèi)橫截面減小，例如從入口端朝向出口端逐漸按錐形縮小或階梯型縮小，這樣管柱內(nèi)部在入口端則寬于出口端，而芯的外橫截面也以一種大致對應(yīng)于管柱內(nèi)橫截面減小的方式來減小，因此，管柱和芯具有一大致為錐體或截錐體的形狀，其側(cè)面形狀可為縱向直線的、凹曲線的、凸曲線的、或階梯式的。
優(yōu)選地，對內(nèi)徑如上所述沿長度方向減小的管柱中，一個或多個槽的深度可以一相應(yīng)于內(nèi)徑隨管柱長度減小的方式而逐漸增加，這樣，例如一個或多個槽的底部則位于比如在一圓柱表面中的同一高度上。優(yōu)選地，在如上所述的錐形變化的芯中，一個或多個槽的深度可以對應(yīng)于該芯的錐體形的方式逐漸減小，這樣比如一個或多個槽的底部則位于比如在一圓柱表面中的同一高度上。
上述槽的輪廓、寬度和螺距也可在管柱和芯的不同位置上有所不同。對熟悉本技術(shù)的人員來說可以理解或通過簡單實(shí)驗(yàn)來確定用于專門用途的上述螺旋排列元件例如上述槽的合適的輪廓、螺距和尺寸。一種適用于上述錐形變化芯和管柱的錐角為1°～4°，最好是2°～4°。
盡管在上述優(yōu)選實(shí)施例中，芯上的一個或多個槽的深度變化是槽朝著芯的入口端方向漸次變深且在管柱上的一個或多個槽的深度變化是槽朝著管柱出口端方向漸次變深，但相反的實(shí)施例也被包括在本發(fā)明中，亦即在芯上的一個或多個槽的深度變化是槽朝著管柱的出口端方向逐次變深且在管柱上的一個或多個槽的深度變化是槽朝著管柱入口端方向漸次變深。
在管柱入口端，兩種或多種液體可以分開液流的形式被送入管柱，該液流可以例如是肩并肩的、同軸的、或徑向隔斷的液流。液體也可以是部分預(yù)混合的，例如通過使液體的分開液流流入一位于管柱上游的預(yù)混合區(qū)域來進(jìn)行。已有技術(shù)中已知有實(shí)現(xiàn)這種預(yù)混合的帶分配管柱的分配裝置。在入口端和/或出口端，管柱具有過濾裝置或其它裝置來改變被混合液體的液流的特征。
管柱和芯可采用比如象聚丙烯、尼龍等注模塑料通過簡單的注模技術(shù)來制造。本發(fā)明的混合裝置的管柱和芯每個均可具有一體化結(jié)構(gòu)或者其一個或每個均可制成兩件或多件式結(jié)構(gòu)。例如，管柱可制成一殼而分開的芯可插入其中，并由諸如卡固配合等所已知的合適方法被固定就位。本發(fā)明的混合裝置可做成為一種分開噴嘴式延伸器或適配器，用作為一種用于上述類型的兩種或多種液體材料的分配器的輸出通道的附件。
本發(fā)明還提供有一種用于兩種或多種液體材料的分配裝置，它和上述的混合裝置結(jié)合用于在分配液體材料時將混合裝置中的液體材料混合。
這樣一種分配裝置可包括兩個或多個分開的儲存器用來容納兩種或多種液體材料，每個儲存器被提供有位移裝置來將材料從儲存器經(jīng)過在每個儲存器中的出口孔傳送進(jìn)混合裝置的入口端。
分配裝置可包括兩個或多個分開的儲存器，每個儲存器容納各自的液體材料；每一儲存器均呈一圓筒形狀，每一儲存器具有各自的輸出通道以及一活塞，活塞沿圓筒內(nèi)部移動來將材料經(jīng)儲存器出口通道壓出；以及如上所述的混合裝置，該裝置在下游與每一儲存器的出口通道相通且產(chǎn)品從該通道出來被分配。
分配裝置也可包括有兩個或多個可收縮儲存器，例如塑料或金屬箔或疊層管，每一儲存器包括各自的液體材料，每一儲存器具有一各自的出口通道，該通道與在下游的如上所述的混合裝置相連通產(chǎn)品從該通道出來被分配。
分配裝置也可包括有兩個或多個分開的儲存器，它們?nèi)菁{上述分開的兩種或多種液體材料；兩個或多個手動操作的泵各自與上述兩個或多個儲存器相連通且可將儲存器中的液體材料泵吸出并沿著各自在下游與泵連通的兩個或多個分開的出口通道傳送，以及一如上所述的在下游與出口通道連通的混合裝置且產(chǎn)品從出口通道出來被分配。
本發(fā)明的分配裝置可用塑料來制造。分配裝置可設(shè)置合適的封口來防止泄漏和污染，這些封口可以是具有明顯開封標(biāo)記的封口。分配裝置可設(shè)有合適的鎖定機(jī)構(gòu)來防止活塞和泵等的過早運(yùn)作。
本發(fā)明的混合裝置利用以下的事實(shí)來提供一種改善的混合效果由于將方向相反的螺旋流同時提供給液體則在流經(jīng)通道的液流中產(chǎn)生可觀的湍流和切變。在本發(fā)明的混合裝置中，這一效果是用一種比專利文獻(xiàn)US4767026之類的裝置更簡單的方式來達(dá)到的，其中僅需使用一個芯元件而不是使用如專利文獻(xiàn)US 4767026中的數(shù)個“條帶”。同樣由于在部分通道中被給予液體的螺旋流主要是在管柱上的導(dǎo)向元件的扭轉(zhuǎn)方向上，且在部分通道的上游或下游所給予液體流的螺旋流主要是在芯的導(dǎo)向元件的扭轉(zhuǎn)方向上，從而產(chǎn)生切變和湍流，因此也比EP 0212290A的混合裝置的混合效果有所提高。
以下僅采用非限定性例子參考如下的附圖來說明本發(fā)明，附圖中

圖1示出經(jīng)過本發(fā)明的一混合裝置的管柱的縱剖視圖；圖2示出經(jīng)過本發(fā)明的一混合裝置的芯的縱剖視圖；圖3示出經(jīng)過具有位于圖1的管柱中的如圖2所示的芯的本發(fā)明的一混合裝置的縱剖視圖；圖4示出繞折疊軸打開的如圖1所示的管柱的平面圖；圖5示出經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明另一種混合裝置的管柱的縱剖視圖；圖6示出適用于用在圖5所示的管柱中的芯的側(cè)視圖；圖7示出經(jīng)過圖6的芯的縱剖視圖；圖8示出組合有圖5、6和7的管柱和芯的一分配裝置的縱剖視圖；圖9示出從儲存器到本發(fā)明的混合裝置的出口通道的細(xì)節(jié)。
參照圖1、2、3和4，一用于混合兩種或多種液體材料的混合裝置包括一大致管狀的柱1。如圖3所示在管柱1中有一內(nèi)芯2，它沿縱向與管柱1的管軸對齊。在圖2中芯2被獨(dú)立于管柱1而示出。管柱1內(nèi)部截面大致為圓形，芯2的內(nèi)部截面大致也為圓形，且當(dāng)芯2被置于圖3所示位置上時，它與管柱1同軸對齊。
當(dāng)管柱1處于圖3所示位置時，面向該芯2的管柱1的內(nèi)表面上有一連續(xù)的不間斷螺旋槽3，該槽從管柱1的入口端4延伸至管柱1的出口端5。當(dāng)芯2處于圖3所示的管柱1中的位置時，面向管柱1的芯2的表面上有一連續(xù)的不間斷螺旋槽6，該槽從芯2的入口端4行至芯2的出口端5。槽5、6的螺旋軸通常是縱向的、與管柱1的管軸對齊，各自在管柱1和芯2上的螺旋槽3、6的相對扭轉(zhuǎn)方向是相反的。
當(dāng)芯2在圖3所示的管柱1的位置上時，槽3、6在其上開口面上是連通的，且在管柱1和芯2之間形成一空間，該空間限定了一通道7，該通道7適用于液體材料(圖中未示出)沿圖1和3中箭頭所示的縱向流過管柱1。通道7在管柱1的入口端4上有一入口端，且在管柱1的出口端5上有一出口端，分別用作液體材料流入和流出通道7的入口和出口。
當(dāng)液體縱向沿通道7從入口端4流至出口端5時，螺旋槽3在第一扭轉(zhuǎn)方向(亦即順時針方向)上給出螺旋流，而當(dāng)液體縱向沿通道7從入口端4流至出口端5時，槽6則在第二扭轉(zhuǎn)方向(亦即反時針方向)上給出螺旋流。
管柱1的內(nèi)截面從入口端4朝出口端5按錐形變化，這樣管柱1的內(nèi)部在入口端4要比出口端5寬。芯2的外截面也以一種大致相應(yīng)于管柱1的內(nèi)錐變化的方式按錐形變化。錐形變化的管柱1和芯2最終為大致截錐的形狀，它具有直線邊，且具有2°～4°的圓錐角。
在管柱1中的槽2的深度在管柱1出口端5的附近要大于在入口端4的附近的深度。從管柱1的上開口面朝管柱的外表面徑向測量到的槽3的深度從入口端4朝向出口端5是逐漸增大的。由于管柱1內(nèi)部是按錐形變化的，槽3的深度以對應(yīng)于管柱1的錐度的方式逐漸增加，這樣槽3的底部在其整個長度上均位于同樣的高度，即位于一圓柱表面上。
類似地，徑向測量到的芯2的表面上的槽6在入口端4的附近的深度要大于出口端5的附近的深度，該深度從入口端4到出口端5逐漸增加。由于芯2是在外部按錐形變化的，因此槽6的深度則以對應(yīng)于芯2的錐度的方式逐漸減小，這樣槽的底部則在其整個長度上位于同一高度，即位于一圓柱面上。
如圖1～4所示的本發(fā)明的混合裝置具有多部件的結(jié)構(gòu)。管柱1被制成一殼體，它如圖4所示是制成兩半部分1A,1B，由一薄膜鉸鏈8連接在一起，當(dāng)該兩半部分關(guān)閉以形成管柱時用夾子9固定在一起。一分開的芯2插入管柱1中，且被用整體肋片10固定就位，在入口端的一軸套11內(nèi)部，在肋片10之間有透液小孔。在出口端處，芯2被用一插頭12保持在管柱1之內(nèi)，同樣也具有透液小孔(圖中未示出)。
混合裝置被做成一噴嘴形適配器，它可被接至用于上述種類的兩種或多種液體材料的一分配器的出口通道13。
在管柱1的出口端4處，兩種或多種液體可被分別獨(dú)立地或部分預(yù)混合后送入管柱中，且當(dāng)液體流經(jīng)通道7時由同時將方向相反的螺旋扭轉(zhuǎn)流施加給液體而在液流中產(chǎn)生的較大的湍流和切變使液體在到達(dá)出口端5時被徹底地混合。
如圖1～4所示，整個混合裝置可通過標(biāo)準(zhǔn)注模技術(shù)由塑料制成。
參照圖5～8，總體結(jié)構(gòu)類似于圖1～4所示，且對應(yīng)的部件也標(biāo)以對應(yīng)的數(shù)字。在以下說明中，僅詳細(xì)敘述圖5～8和圖1～4的部件間的差別。
管柱1被用塑料注模技術(shù)做成一件式結(jié)構(gòu)。在管柱入口端4處，管柱1的內(nèi)表面上設(shè)置有槽14，它們可彈性扣合連接至一儲存器單元16的頸部上的相應(yīng)脊，該儲存器單元16包括一對相鄰儲存器16A，16B。在管柱1的出口端5處，管柱1上設(shè)置有帶一拉環(huán)18的具有可撕下帶開封標(biāo)記的封口盤17，該盤17僅用一體的可撕去的薄膜連接器連接到出口端5。
芯2是空心的且具有一內(nèi)管座19，管座19可與儲存器單元16上的一保持肋片20相接合。在芯2的出口端，芯2設(shè)置有對中法蘭21，法蘭21在出口端和管柱1配合。法蘭21開有多個通孔22(圖中示出一個)以讓液體材料通過。
儲存器單元16包括一對相鄰儲存器16A,16B并排布置，兩儲存器被連接成一整體結(jié)構(gòu)。頸部15包括出口通道23A,23B，它們在當(dāng)混合裝置就位時可允許液體材料從每一儲存器16A,16B流進(jìn)通道7的入口端。如圖9所示，該圖為沿圖8箭頭方向視圖，每一出口通道23A,23B是部分圓形的、以管柱1的軸為中心。
儲存器單元16上設(shè)置有一活塞單元24，它包括兩個整體連接的活塞24A,24B，各自位于一儲存器16A,16B中?；钊麊卧?4可被按鈕25沿箭頭方向推移。儲存器16A,16B的內(nèi)表面具有有支撐面(圖中未示出)以防止活塞16A,16B的不合適的移動。活塞單元24包括一撕去件26，該件在使用前抵住儲存器單元16以防止活塞單元24的過早運(yùn)作。
使用時，封口盤17和可撕件26被撕去，而活塞單元24通過沿箭頭方向施加于按鈕25上的手的動作而被推進(jìn)，從而迫使儲存器16A,16B中的液體材料沿通道7流動。提供有便于手指放置的部件27以使分配裝置能以注射器的方式使用。
權(quán)利要求
1．一種混合裝置，它適合于混合兩種或多種液體材料；包括一大致為管狀的柱(1)，在該管柱(1)中有一內(nèi)縱向排列芯(2)，在管柱(1)和芯(2)之間的空間形成了通道(7)，該通道(7)適宜于使液體材料沿整個縱向流過管柱(1)，通道(7)具有一入口端(4)和一出口端(5)，用于使液體材料流入和流出該通道(7)，面向芯(2)的管柱(1)的內(nèi)表面在其上具有一個或多個液體導(dǎo)向元件(3)，它們在液體沿通道(7)縱向地從入口端(4)流至出口端(5)時在第一扭轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生螺旋流，而面向管柱(1)的芯(2)的外表面則在其上具有一個或多個液體導(dǎo)向元件(6)，它們在液體沿通道(7)縱向地從入口端(4)流至出口端(5)時在與該第一扭轉(zhuǎn)方向相反的第二扭轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生螺旋流，其特征在于在部分通道(7)中液體產(chǎn)生的螺旋流主要沿著芯(2)上面的導(dǎo)向元件(6)的扭轉(zhuǎn)方向，而在該部分通道的上游或下游的一部分通道中液體產(chǎn)生的螺旋流主要沿著管柱(1)上的導(dǎo)向元件(3)的扭轉(zhuǎn)方向。
2．如權(quán)利要求1所述的混合裝置，其特征在于朝向通道(7)的入口端(4)液體所產(chǎn)生的螺旋流主要是沿著芯(2)上的導(dǎo)向元件(6)的扭轉(zhuǎn)方向，而在入口端(4)的下游(5)的部分通道上，液體螺旋流主要是沿著管柱(1)上的導(dǎo)向元件(3)的扭轉(zhuǎn)方向。
3．如權(quán)利要求1所述的混合裝置，其特征在于管柱(1)的內(nèi)截面大致是圓形的，而芯(2)的外截面大致也是圓形的，芯(2)與管柱(1)的管軸同軸對齊。
4．如權(quán)利要求1、2或3所述的混合裝置，其特征在于上述液體導(dǎo)向元件包括一個或多個在面向芯(2)的管柱(1)的表面上的螺旋槽(3)以及一個或多個在面向管柱(1)的芯(2)的表面上的螺旋槽(6)，槽(3,6)的螺旋軸為大致縱向的，且管柱(1)和芯(2)上的螺旋槽(3,6)的相對扭轉(zhuǎn)方向是相反的，上述槽(3,6)包括通道(7)。
5．如權(quán)利要求4所述的混合裝置，其特征在于管柱(1)中的一個或多個槽(3)在管柱(1)的出口端(5)附近的深度大于在其入口端(4)附近的深度。
6．如權(quán)利要求5所述的混合裝置，其特征在于在芯(2)的表面上的一個或多個槽(6)在管柱(1)的入口端(4)附近的深度大于在其出口端(5)附近的深度。
7．如權(quán)利要求4所述的混合裝置，其特征在于管柱(1)的內(nèi)橫截面從入口端(4)到出口端(5)逐漸減小，這樣管柱(1)的內(nèi)部在入口端(4)要比出口端(5)寬，且芯(2)的外橫截面以大致對應(yīng)于管柱內(nèi)部橫截面減小的方式而減小。
8．如權(quán)利要求7所述的混合裝置，其特征在于管柱(1)和芯(2)具有大致為截錐體的形狀，錐體的錐角為1°～4°。
9．如權(quán)利要求1～8之一所述的混合裝置，其特征在于該裝置被做成分開的噴嘴形延伸器或適配器，用作兩種或多種材料分配器的出口通道的連接附件。
10．一種包括如權(quán)利要求1～9之一所述的混合裝置的用于兩種或多種液體材料的分配裝置，它用來在分配上述液體材料時將它們混合。
全文摘要
一種液體混合裝置，包括有一管柱，在其中有一內(nèi)芯，位于該管柱和芯之間的空間形成了液體流動的通道，面向芯的管柱表面具有液體導(dǎo)向元件，它們在一液體沿通道流動時在第一扭轉(zhuǎn)方向上給出螺旋流，芯的表面具有液體導(dǎo)向元件，它們在液體流動時在相反的第二扭轉(zhuǎn)方向上給出螺旋流。在部分通道上，液體螺旋流主要沿著芯上導(dǎo)向元件的扭轉(zhuǎn)方向而在該部分通道的上游或下游的通道上，液體螺旋流則主要沿管柱上導(dǎo)向元件的扭轉(zhuǎn)方向。
文檔編號B01F5/00GK1227508SQ97197086
公開日1999年9月1日 申請日期1997年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月11日
發(fā)明者漢斯·克雷默, 威利·洛爾施艾特 申請人:史密斯克萊·比奇曼保健品公司