本发明涉及混合设备和用于混合介质的方法，利用其可以在避免交叉污染的情况下将不同的介质彼此混合。
背景技术：
现有技术公开了各种用于混合低黏性的、中黏性的和高黏性的介质的系统。然而，这些系统针对大数量设计并且对于制造个别小数量而言并不经济，因为清洁开销、维护和成本过高。
技术实现要素：
因此，本发明的任务是提供混合设备和用于混合介质的方法，利用其也可以经济地混合小的并且个体的数量的介质。
该任务通过根据权利要求1所述的混合设备和根据权利要求17所述的用于混合介质的方法。相应的从属权利要求给出了根据本发明的混合设备和根据本发明的方法的有利的改进方案。
根据本发明的混合设备首先具有混合腔，该混合腔在至少几个方向上通过壁的内表面限界。在混合腔未通过壁的内表面限界的方向上，混合腔可以通过其他结构界限，在下文中还将对其他结构予以介绍。根据本发明，壁具有柱形的外表面。外表面不必平行于内表面伸展，但这可以有利地这么做。
所述壁具有至少一个供给通道，所述供给通道一侧以壁的柱形的外表面中的开口结束而另一侧以壁的内表面中的开口结束。所述供给通道于是延伸穿过壁并且结束于内表面和外表面中的开口。所述通道以壁的外表面或内表面中的开口结束，在此意味着，对应的开口的开口面在对应的壁的面中。在特定的构造中，供给通道可以通过接着的通道延续。然而，有利地，该通道在壁的内表面中经由该开口通入混合腔。
可选地，除了所述的供给通道之外可以设置另一供给通道。该另一供给通道有利地可以相较于所述的供给通道距混合腔的端面有更大间距地通入混合腔。有利地，该另外的供给通道相较于所述的供给通道可以具有更大的直径，使得单位时间可将更大的体积例如更大体积的基本材料导入混合腔中。有利地，该另外的供给通道相对于所述供给通道关于壁的外表面的柱轴线错移了一角度，使得这些供给通道能够彼此无关地打开。替选地，沿着柱轴线在所述的供给通道的高度上，在料箱(magazin)中没有通道处于另外的供给通道通入混合腔的角度上。
根据本发明，该混合设备具有料箱，该料箱具有柱形的内表面，该内表面的柱轴线与混合腔的壁的柱形的外表面的柱轴线共轴。有利地，料箱的柱形的内表面沿着柱形的外表面的柱轴线在非显著的范围中围绕壁的柱形的外表面。
料箱的柱形的内表面可以对接到壁的柱形的外表面，然而也可以在料箱与壁之间设置元件譬如密封环。例如，如果密封环设置在料箱的柱形的内表面与壁的柱形的外表面之间，则密封环优选地对接到料箱的柱形的内表面和壁的柱形的外表面。该壁不必一定由均匀的材料构成，使得包围混合腔的的密封环也可以视为壁的一部分。所述的通过壁的供给通道于是有利地也可以延伸穿过围绕该壁的结构，即例如延伸穿过密封环。
根据本发明，料箱具有多个通道。每个通道分别从料箱的柱形的内表面中的一个接头延伸到另一开口。磁体于是针对每个通道具有一个接头并且在料箱的柱形内表面中具有开口。接头在此情况下理解为相应的通道的开口。有利地，所述通道可以相对于料箱的柱形的内表面的柱轴线径向地伸展，使得所述接头分别在径向方向上可以引入料箱的外表面中。
在一个有利的设计方案中，料箱可以环形地构成有矩形的横截面。在此情况下，料箱于是具有柱形的内表面和与之平行伸展的柱形的外表面，该外表面具有相对于内表面的柱轴线共轴的柱轴线，并且料箱沿着柱轴线从两侧通过平面平行的面限界。
根据本发明，对混合腔限界的料箱和壁可以相对彼此运动，使得在料箱的内表面中多个通道的开口分别可以与在壁的外表面中至少一个供给通道的开口以引导介质的方式连接。料箱和壁于是可相对彼此转动和/或沿着柱轴线移动，使得在壁中至少一个供给通道可以分别与料箱中的通道中的一个通道以引导介质的方式连接。在此，料箱的通道的相应的开口在料箱的内表面中朝向在壁的外表面或包围该壁的结构的外表面中供给通道的开口运动，使得开口面直接叠置并且在料箱的相应的通道与供给通道之间建立引导介质的连接，其中供给通道在所述结构中延续。通道的这两个彼此邻接的开口在此有利地彼此紧密地邻接，使得确保在开口所在的面之间的密封，使得要引导的介质不能进入相应的面之间。
此外根据本发明，混合设备具有混合器，该混合器设置在混合腔中并且为了混合在混合腔中存在的介质可以沿着壁的外表面的柱轴线运动。混合于是可以通过混合器在所述的方向上的运动进行。
在本发明的一个有利的设计方案中，至少一个供给通道的开口在壁的内表面中可以与混合腔的固定的端面邻接，所述端面被所述壁的内表面环绕。在此情况下，于是混合腔一方面通过壁的内表面限界而另一方面通过所述的固定的端面限界。在该设计方案中，在壁的内表面中的开口的边缘有利地可以接触所述的端面的边缘。比喻而言，开口于是可以完全设置在混合腔的端部上。由此可能的是混合非常小体积的介质。
有利地，环形的料箱和壁在所述的运动中可以相对彼此转动和/或可以沿着壁的外表面的柱轴线相对彼此移动。于是在料箱与壁的外表面之间可以存在旋转自由度并且有利地也可以存在沿着柱轴线的平移自由度。有利地，料箱和壁并不在径向方向上关于壁的外表面的柱轴线可彼此运动。料箱于是有利地在壁的外表面上滑动。
通过根据本发明的设计方案可以相继地将介质从料箱的不同的通道导入供给通道并且由此导入混合腔中。料箱中的相应的通道为此如上文所描述的那样与供给通道以引导介质的方式连接。在相应的介质已被导入混合腔中之后，通过料箱和壁的外表面相对彼此的运动可以将料箱的另一通道与供给通道连接并且介质从该通道被引入混合腔中。
在如下情况下可以特别有利地使用本发明，料箱具有至少四个通道、优选至少八个通道、特别优选至少十二个通道。于是可以将相应大量的不同介质彼此混合。
可能的和有利的是，本发明设计为，使得在从一个接头运动到下一个接头时在壁的外表面中的供给通道的开口扫过料箱的通道的开口，没有介质要从所述开口导入混合腔中。为了防止在开口的这样的扫过时相应的介质进入供给通道中，料箱的通道分别可以具有至少一个阀，利用所述阀可以控制通过相应的通道的介质入流。
也可能的是，使料箱和壁相对彼此运动，使得在从一个接头运动到下一个接头时并不驶过其他接头，其中在具体情况下介质通过所述下一个接头引导。为此，例如在壁的外表面中供给通道的开口可以通过沿着柱轴线的移动而运动经过如下通道的开口，没有介质要从所述通道导入混合腔中。
有利地，混合设备也可以设计为，在加载压力的情况下在所述通道中各有一种介质。该压力加载例如可以通过泵或相应的储备容器的提高的布置来实现。在一个有利的设计方案中，料箱的通道分别可以具有阀，利用所述阀可以调节介质流。只要供给通道具有阀，则压力加载优选在相应的通道的与料箱的内表面中的开口背离的侧上直至阀。为了将相应的介质导入混合腔中，于是可以打开阀和/或将相应的通道与供给通道连接。
在本发明的一个有利的设计方案中，在料箱的内表面中料箱的通道的开口可以设置在共同的平面中，有利地设置在一个平面中、设置在两个、三个或四个共同的平面中。这些开口于是可以圈状地设置。这些平面在此优选平行或所述圈具有优选平行的平面并且优选垂直于壁的外表面的柱轴线。
特别有利地在开口设置在多个平面中的情况下，相邻的平面和圈的开口相对彼此错移，使得所述开口在平面的角度方向上在相应的相邻的平面的开口之间。也可能的和有利的是，料箱的通道的接头设置在两个或三个平面中并且料箱的内表面中的开口在恰好一个共同的平面中。以此方式还可以将更多介质导入混合腔中。
根据本发明的混合设备有利地在混合腔的相对于壁固定的并且垂直于外表面的柱轴线的端面中具有排出口，介质可以通过该排出口从所述混合腔排出。这样的排出口有利地可以具有阀，利用所述阀可以控制介质通过排出口的流经。在该设计方案中，混合设备于是可以视为配量流(dosierfluss)设备和混合设备。特别优选地，排出口设置在所述的端面的中部中。
在本发明的一个有利的设计方案中，混合器可以具有盘片，所述盘片垂直于外表面的柱轴线。该盘片可以包含至少一个、有利地多个混合结构，通过所述混合结构可以将介质从盘片的一侧流至盘片的另一侧。如果现在混合器如上文所描述的那样通过混合腔运动，则在混合腔中存在的介质流经混合结构并且由此被混合。
在本发明的一个有利的设计方案中，混合设备可以具有活塞，所述活塞在一个侧上沿着外壁的柱轴线对混合腔限界。如果混合腔在一个侧上通过固定的端面如上文所描述的那样限界，则活塞可以在混合腔的与该侧对置的侧上对混合腔限界。有利地，活塞可以沿着外壁的柱轴线运动。通过活塞的运动于是可以增大和缩小混合腔的体积。尤其是，通过活塞的运动可以将介质吸入到混合腔中和/或从混合腔中压出。有利地，活塞的边缘直接或经由密封件与壁的内表面邻接。
活塞有利地可以具有通风阀，通过该通风阀在打开状态中气体可以从混合腔逸出并且该通风阀可以封闭以免气体和介质流经。该通风阀为此可以打开和闭合通道，所述通道从活塞的朝向混合腔的侧延伸至活塞的背离混合腔的侧。
在本发明的有利的设计方案中，混合器如上文所描述的那样可以具有垂直于外表面的柱轴线的盘片，所述盘片包含混合结构，通过所述混合结构可以将介质从盘片的一侧流至另一侧。为了使死体积最小，活塞可以有利地具有数量与混合结构的数量相同的成型元件，所述成型元件这样设置在其朝向混合器的侧上，使得当活塞靠置在混合器的盘片时其完全填充混合结构。
有利地，混合结构可以是沿着从活塞到端侧渐缩的通道或柱形的通道，其中有利地通道的中轴线平行于壁的外表面的柱轴线。
相应地，成型元件可以锥形或柱形地构成。
为了确保通过成型元件完全填充混合结构，有利的是，混合结构从活塞的方向看不具有底切部。有利地，于是混合结构的壁从活塞来看朝向混合腔的与活塞对置的端面单调地靠近或彼此平行地伸展。在盘片所延伸的平面中混合结构的横截面例如可以圆形地、星形、十字形等构成。
对于混合设备的特定的应用，会有利的是，在壁中设置供给通道中的两个、三个或多个供给通道。于是可以同时将多种介质引入混合腔中，或者使在一种介质的导入与下一种介质的导入之间的运动最小。
在本发明的一个有利的设计方案中，壁可以具有密封缸，该密封缸包围壁。在此，密封缸的外表面可以形成壁的柱形的外表面的至少一部分。至少一个供给通道于是有利地也穿通密封缸。在壁的外表面中于是在密封缸的一个外表面中可以存在供给通道的开口。
利用根据本发明的混合设备可以混合液体、膏、粉末、气体和其他介质。混合设备可以有利地可以自动化混合例如低黏性的、中黏性的和高黏性的介质和气体并且例如使用在化妆品、医药、制药和食品工业中。
根据本发明，还提出了一种用于混合介质的方法，该方法利用混合设备如其在上文中所描述的那样执行。
为了执行该方法在有利的设计方案中，环形的料箱和壁可以相对彼此运动，使得在料箱的内表面中至少两个通道的开口相继地在通道的和料箱的至少一个另外的开口之间，与在壁的外表面中的至少一个供给通道的开口以引导介质的方式连接。在这样的方法执行中，在从至少两个开口中之一运动到两个开口中的另一个开口时，至少一个另外的通道的开口有利地可以被供给通道的开口扫过，并且在此用来将介质导入至少一个另外的通道中的阀至少在扫过期间被闭合。
替选地，料箱可以相对于壁在从一个开口运动到另一开口时沿着外壁的柱轴线移动，使得供给通道的开口在运动时在角度方向围绕柱轴线运动经过至少一个另外的通道的开口。
根据本发明的方法是特别有利的，但可以并不必需如下地实现。在此将基本材料与多种附加材料混合。为了混合，首先供给通道与料箱的一个通道连接，通过该通道导入基本材料。供给通道随后向料箱的另一通道运动，通过该另一通道引入第一附加材料。接着，供给通道返回运动至料箱的用来导入基本材料的通道并且略微导入基本材料，使得供给通道被第一附加材料清洁。接着，供给通道随后开向料箱的第三通道运动，通过该第三通道导入第二附加材料。接着，供给通道又可以朝向第一通道向回运动，基本材料通过第一通道导入，以便借助基本材料清洁供给通道。在需要时，该过程可以利用其他附加材料任意频繁地重复。始终将供给通道与用于基本材料的通道连接并且随后将用于附加材料的通道与供给通道连接。接着，为了清洁又将用于基本材料的通道与供给通道连接。
如果混合并不是污染攸关的，则有利地也可以如下地执行该方法。在此将基本材料与多种附加材料混合。为了混合，在此也首先将供给通道与料箱的一个通道连接，通过该通道导入基本材料。供给通道随后向料箱的另一通道运动，通过该另一通道引入第一附加材料。接着，供给通道随后向料箱的第三通道运动，而是事先朝第一通道运动，通过该第三通道导入第二附加材料。接着，供给通道可选地又可以朝向第一通道向回运动，基本材料通过第一通道导入，以便借助基本材料清洁供给通道。在需要时，该过程可以利用其他附加材料任意频繁地重复。
通过通道导入介质的过程可以分别如下进行。首先，所述的混合器靠置在所述混合腔的所述的端面上并且活塞靠置在混合器上，其中活塞的成型元件可以处于混合器的混合结构中。在该状态中，混合腔具有基本上为零的体积。现在供给通道可以与料箱的通道中的一个通道以引导介质的方式连接并且相应的介质被导入混合腔中。在此情况下，活塞和混合器从端面运动离开使得混合腔的体积增大到导入的介质的体积的量。于是，料箱的另一通道与供给通道可以以引导介质的方式连接并且又可以将相应的介质导入混合腔中。活塞和混合器又可以运动离开混合腔的端面，使得混合腔的体积增大了要供给的介质的体积。
在一个替选的设计方案中，活塞也可以在导入第一介质之前已与端面间隔开。在导入介质期间于是可以将活塞中的通风阀打开。以此方式，可以通过导入的介质将空气从混合腔中穿过活塞中的阀压出。
在介质输送装置的两个设计方案中，在输送所有介质之后，混合器沿着壁的外表面的柱轴线运动，由此将混合腔中的介质混合。在混合过程结束之后，混合腔的内含物即混合的介质例如可以通过端面中的开口量出。为此，活塞可以朝向端面运动。最后如果混合器和活塞与端面彼此靠置，则混合腔完全排空。
附图说明
在下文中要参照几个附图示例性地阐述了本发明。相同的附图标记在此表示相同的或对应的特征。在该示例中所示的特征也可以在实例间组合并且与具体的示例无关地实现。多次出现的特征仅部分用附图标记来标记，以便提高清楚性。针对所标记的特征进行的说明也适用于其他类似的特征。
其中：
图1示出了通过根据本发明的混合设备的剖面图，
图2示出了根据本发明的料箱的不同的构造，
图3示出了用于使料箱相对于壁运动的设备，以及
图4示出了通过图3中所示的设备的剖面。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的混合设备。该混合设备具有混合腔1，该混合腔通过壁3的内表面2限界。此外，壁3具有柱形的外表面4。该壁3包含至少一个供给通道5，所述供给通道一侧以壁的内表面2中的开口5a结束而另一侧以壁3的柱形的外表面4中的开口5b结束。
此外，该混合设备具有料箱6，该料箱具有柱形的内表面7，该内表面的柱轴线与壁3的柱形的外表面4的柱轴线共轴。
料箱6具有多个通道8a、8b、8c，所述通道分别从接头9a、9b、9c朝向料箱6的柱形的内表面7中的各一个开口10延伸。
料箱6和壁3可以相对彼此运动，使得在料箱6的内表面7中的多个通道8a、8b、8c的开口10可以分别与在壁3的外表面4中的供给通道5的开口5b以引导介质的方式连接。
在图1所示的示例中，混合设备还具有混合器11，该混合器在混合腔1中可沿着壁3的外表面4的柱轴线运动以将介质混合。该混合器11具有混合结构12，介质可以穿过混合结构从混合器11的盘片的一侧流动至另一侧。
在图1所示的示例中，混合结构12是穿过混合器11的板的柱形的孔，所述孔具有与外表面4的柱轴线平行的柱轴线。
在所示的示例中，混合设备还具有活塞13，该活塞可以沿着壁3的外表面4的柱轴线运动。活塞13与固定的端面14一起限界混合腔1。混合器的板11在活塞13与端面14之间运动。
为了配量在混合腔1中存在的介质，混合设备在所示的示例中在端面14中具有开口15。通过所述开口，可以借助活塞13排出在混合腔1中存在的介质。在所示的示例中，开口15设置在端面14的中部中。
混合器11在图1所示的示例中借助杆16运动，所述杆在混合器11上居中地设置在背离端面14的那侧上。杆16延伸穿过活塞13中的中央的开口。所述开口通过密封元件17密封以免介质穿越。
混合器11在所示的示例中有利地借助密封环18相对于壁2密封，所述壁限界混合腔1。
活塞13在其朝向混合腔和混合器11的侧上具有成型元件19，所述成型元件构成为，使得当混合器的板11靠置在活塞13上时，成型元件19完全填充混合结构12。
活塞13在所示的示例中还具有通气阀20，该通气阀从活塞13的对混合腔限界的那侧延伸至活塞13的背离混合腔1的那侧并且可以封闭以免气体和介质流经。
在所示的示例中，在壁3与料箱6的内表面7之间设置密封环21，该密封环靠置地环绕壁3并且靠置在料箱的内壁7上。密封元件21在此也可以视为壁3的部分。通道5于是延伸穿过壁3的内部部分，该内部部分朝向混合腔1，以及延伸穿过密封元件21直至开口5b，在那里供给通道邻接于料箱的内表面7或通道8a、8b、8c的开口10。
在图1所示的示例中，料箱6构成为具有矩形横截面的环。通道8a、8b、8c是直的并且在径向方向上穿过料箱6的环形的本体。各个通道在图1所示的示例中在共同的平面中，所述平面垂直于壁3的内表面2的柱轴线，并且各个通道彼此间等距地设置。
图2示出了料箱6的不同的可能的设计方案，如其可以应用于本发明中。图2a中所示的设计方案对应于图1所示的设计方案。所有通道8a、8b、8c设置在共同的平面中并且在角度方向上彼此等间距。尤其是，在内表面7中料箱的多个通道的所有开口10在共同的平面中，所述平面垂直于壁3的柱形的外表面4的柱轴线。
图2b示出了料箱6的一种替选的设计方案，其中多个通道8a、8b、8c、8d、8e、8f设置在恰好两个共同的平面中，所述平面垂直于壁3的柱形的外表面4的柱轴线。这里也可以如在图2a中双倍地设置多个通道。通过通道8a至8f的这样的设置，在料箱6的圆周给定的情况下相比于在设置在仅仅一个平面中的情况可以设置更多通道8a至8f。不仅开口10而且接头9a至9f在这里分布到两个平面上。在平行于柱轴线的方向上，在图2b所示的示例中并排地各有两个通道。
图2c示出了料箱6的另一可能的设计方案，如其可以应用于本发明中。在图2c所示的示例中，通道8a至8f的接头设置在恰好两个平面中。然而，在料箱6的内表面7中朝向壁3的那个开口10设置在恰好一个共同的平面中。如果相对于接头9a至9f在一个平面中的设置(如在图2a中所示)不要提高开口10在料箱6的内表面7中的密度，则如在图2c中所示可以在角度方向上分别仅设置一个接头9a至9f。相邻的平面的接头在角度方向上彼此错移。
图3示出了根据本发明的混合设备，在该混合设备中借助电磁阀22a、22b和22c控制介质穿过通道8a至8f的入流。在本发明的该设计方案中，在料箱6的内表面7中所有排出开口10可以设置在一个平面中，因为当相应的阀22a、22b或22c打开时，在通过供给通道5驶过开口10的情况下只有介质进入供给通道5中。
在图3所示的示例中，磁体6可以相对于壁3借助驱动装置23转动，该驱动装置的转矩借助皮带24传递到围绕壁3的输出轮25。在所示的示例中，用于控制电磁阀22a、22b和22c的设备具有磁体26，该磁体设置在臂27上。臂27与混合腔的壁3固定连接并且在壁3转动时与壁一起运动。从混合腔1看，磁体26可以以如下角度方向设置，供给通道5沿着角度方向延伸。以此方式，通过磁体26可以打开如下电磁阀22a、22b、22c，所述电磁阀封闭与供给通道5以引导介质的方式连接的通道。
在图3所示的示例中，混合设备具有平移设备28，借助该平移设备可使磁体6在轴向方向上沿着壁3的柱轴线移动。通过沿着柱轴线的移动一方面可以实现磁体26并不作用于在控制供给通道8a、8b、8c时驶过的电磁阀，然而没有介质要从供给通道导入到混合腔1中。此外，通过这样的移动可以实现，开口5b如在图1中所示运动经过通道8a至8f的如下开口10，没有介质要从所述开口导入混合腔1。
应指出的是，如在图3中所示的设计方案也可以容易地实现为，使得壁3轴向地移动并且料箱9通过驱动设备23来转动。
图4以剖面示出了图3中所示的本发明的设计方案。混合设备在接头9a、9b和壁3之内的内部部分对应于图1中所示的示例，从而参考那里的说明。
带有楔形皮带24和输出轮25的驱动设备23对应于图3中所示的实施方式。同样，阀22a、22b和磁体26如在图3中所示地构成。
图4a示出了处于没有介质引入供给通道5中的状态中的混合设备的在图中所示的设计方案。为此，磁体26沿着壁3的柱轴线方向向下移动，即移动离开活塞13。由此，供给通道5的开口5b在轴向方向上在通道8a之上。此外，磁体26远离相应的电磁阀22a远到使得所述电磁阀保持闭合。在该位置中，混合腔可以用壁3围绕柱轴线转动并且朝向一个通道8a、8b运动，而不扫过其他通道8a、8b。
在图4b中现在相对于图4a，料箱6在轴向方向上运动至活塞13，使得通道8a连接到供给通道的开口5b并且通道8a与供给通道5以引导介质的方式连接。在此，阀22a运动到磁体26，由此通道8a的电磁体22a打开。
在图3和图4所示的设备中，通道8a、8b、8c中的任意每个通道随意驶近，而不扫过其他通道8a、8b、8c。为此，磁体6相对于壁3在轴向方向上移动，于是围绕壁3的柱轴线转动，并且当供给通道在被控制的通道8a、8b、8c上方时，在轴向方向上向回移动。
介质例如经由软管可输送给料箱6中的通道8a至8f的接头9a至9f。介质例如可以借助泵加载压力，使得介质直至相应的阀处于压力下并且在阀打开时穿过所述阀。
已得到这些结果的研究工作被欧盟所促进。