采用静电荷的搅拌装置和搅拌方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种搅拌装置和搅拌方法，尤其涉及一种采用静电荷的搅拌装置和搅拌方法。
【背景技术】
[0002]本发明涉及一种搅拌装置，以及采用静电荷(electrostaticcharge)来产生搅拌效果的搅拌液体、固体或其他材料形式的搅拌方法。
[0003]搅拌装置通常包括机械搅拌器，其需要浸入到要搅拌的介质中，并且依靠施加在机械搅拌器上的动机来搅拌该介质。现行的搅拌装置需要使得机械搅拌器和介质之间进行接触。在一些应用中，需要在保持介质不与运动的搅拌器接触的情况下实现对介质的搅拌。在一些应用中，需要去除搅拌装置中的机械运动部件。然而，并不存在这样的搅拌装置来满足这样的应用。
[0004]因此，仍然需要一种搅拌装置和搅拌方法，可以免除要搅拌的介质和机械搅拌器之间的接触，以及可以去除机械运动搅拌器。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供了一种搅拌装置和搅拌介质或材料的搅拌方法。在一种实施方式中，本发明提供了一种搅拌装置，该装置包括:包括外表面上配置的电控元件的器件(appI icator);以及与所述电控元件连接的可控电源。所述电源，可以基于电粘附方法(electroadhes1n method)，为所述元件提供受控的静电荷，以使得在所述外表面的外部形成变化的电场。
[0006]在一种实施方式中，本发明提供了一种搅拌方法，该方法包括:提供容器；以及将要搅拌的材料加入该容器中。将包括外表面上配置的电控元件的器件放置于所述容器中，以使得所述电控元件布置于所述要搅拌的材料中。将可控电源连接所述器件，并对所述元件施加来自可控电源的受控的静电荷(可以采用电粘附方法)，以在所述器件的外表面的外部形成变化的电场。采用所述变化的电场搅拌所述材料。
[0007]本发明的其他和进一步的实施方式将在下面进行描述。
【附图说明】
[0008]本发明的【具体实施方式】已在上文中进行了简要概括，并将在下文中进行详细描述，可以在参考本发明的说明性的实施方式的附图下理解本发明。然而，需要指出的是，这些附图仅说明本发明的典型的实施方式，并不限定本发明，本发明可以接收其他等同效果的实施方式。
[0009]图1是根据一种实施方式的搅拌装置的侧视图。
[0010]图2是图2的区域II的放大图。
[0011]图3是根据本发明的一种实施方式的图1的搅拌装置在使用中的侧视图。
[0012]图4是根据本发明的一种实施方式的图1的搅拌装置在使用中的侧视图。
[0013]图5是说明根据本发明的一种实施方式的方法的流程图。
[0014]为了帮助理解，相同的标记数字在图中表示相同的元件。这些图不是用于度量的，仅是为了用于说明而简化过的。值得注意的是，在一种实施方式中的要素和特征可以有利地在无需进一步引用下并入到其他实施方式中。
[0015]当描述了搅拌装置用于搅拌液体和固体颗粒，本发明也可以通过改进来用于各种应用，只要在本发明的范围和精神下。由于潜在的应用范围的较宽的，因此，本发明可适应于多种改变。
【具体实施方式】
[0016]以下描述中采用的特定的术语仅是为了方便并无限定作用。采用的“同时”是指在相同的时刻或接近相同的时刻发生。列出的项目采用了如“a、b或c中的至少一种”(其中，a、b和c表示所列的项目)的记载方式表示a、b或c中任何一种或者它们的任意组合。这些术语包括以上具体指明的词语、它们的变形和类似含义的词语。
[0017]图1描述了根据本发明的一种实施方式的搅拌装置100。该搅拌装置100包括器件102，其在器件102的外表面106上嵌入或配置的电控元件，即元件104。为了方便说明，将器件102以矩形的侧视图呈现。在一些实施方式中，器件102的横截面可以是矩形的或圆周的，而其他的实施方式中可以是更为复杂的横截面。可选择的横截面形状的非限定性的实例包括三角形、椭圆周或十字形。
[0018]所述元件104优选包括至少一个第一电极104a和至少一个第二电极104b。为了方便说明可控元件104以多元元件104呈现，预期每个优选包括至少一个第一电极和至少一个第二电极。在一种优选的实施方式中，元件104包括多对电极(例如104a、104b)，其可通过打开和关闭(即循环的)电场来产生脉冲的静电荷。所述脉冲的静电荷可以以具体的模式产生，包括作为非限定性的实例的圆周模式(circular pattern)或半圆周模式(sem1-circular pattern)。当连续地循环时，脉冲电场连续地在吸引场中的材料粒子和不吸引或掉落场中的材料粒子之间进行交替变换。当将脉冲电场施用至一些材料时，例如液体或固体颗粒，将引起材料内的运动以适于搅拌材料。
[0019]器件102可以由任何适于保持例如由电粘附方法产生的静电荷的材料形成。所述电极(例如104a、104b)可嵌入至器件102中，从而当通电时，器件102将在器件102的该区域产生电荷，并且在相邻的介质中产生相反的电荷。其实，当电极(104a、104b)通电时(即电极为“on”的状态)，如果器件102在该区域产生正电荷，基于电粘附理论，在该电场中的介质将产生负电荷并粘附于器件上。当电极(104a、104b)断电时(即电极为“off”的状态)，在器件102上的所有电荷都将变成零，包括残留电荷，从而介质将从器件102上掉落。所述器件102还可以在电极104a和电极104b之间提供绝缘。
[0020]可控电源108与所述元件104电连接以为元件104选择性地提供电力。在一种实施方式中，电源108为所述元件104提供了受控的脉冲静电荷，从而在器件102外表面的外部形成脉冲电场。
[0021]在一种实施方式中，所述可控电源108为元件104提供脉冲功率(pulsed power)。本文中所采用的“脉冲功率”或其它形式可以指在通电状态和断电状态(有时也称作“on”或“Off”)之间波动的功率。“脉冲功率”还可以指极性在第一极性和第二极性之间波动，例如在正极(+)和负极(-)之间。“脉冲功率”还可以指功率水平在第一功率水平和第二功率水平之间波动。
[0022]在一些具有第一电极104a和第二电极104b的实施方式中，所述可控电源108独立地与电极电连接以在不依赖于另一个电极的情况下为每个电极提供静电荷。所述电极可以接收到如上所述的脉冲功率。每个电极(例如104a、104b)接收的静电荷的极性、频率和功率水平可以各自独立地进行控制。
[0023]在一种实施方式中，可控电源108为第一电极104a和第二电极104b提供了相反极性的静电荷。例如，所述第一电极104a接收静电荷以提供正极性，而所述第二电极104b则接收静电荷以提供负极性。所述可控电源108可以为第一电极104a提供第一极性，同时为第二电极104b提供第二极性，或者相反的极性。所述第一电极104a和第二电极104b可以同时在定时的循环的模式下从通电状态改变或者波动为断电状态。在通电状态和断电状态之间循环可以持续预定时间或数个循环，这受所述可控电源108的控制。
[0024]本文中采用的“同时”包括了由于状态切换、传输延迟、装置限制或其他因素导致的延迟，从而使得两个事件不能精确地在同一时刻发生的情况。
[0025]在一种实施方式中，所述第一电极104a和第二电极104b的极性可以改变或波动。例如，所述第一电极104a可以从正极性变成负极性，同时第二电极则从负极性变成正极性。在这种情况下，极性上的改变可以同时发生。
[0026]当通过可控电源108进行通电时，所述第一电极104a和第二电极104b将产生电场202(如所画的箭头202所示的，这是描述电场的传统表示方式)如图2所示。所述电场202至少在器件102的外部存在，尽管它也存在于器件内部。所述电场202可以在所述第一电极104a和第二电极104b如上文中描述的改变下成为变化的电场。所述电场202的强度也可以因电极在通电和断电状态之间循环而改变，并且在电极为断电时可以达到最低的强度。
[0027]所述电场202的方向可以随着所述第一电极104a和第二电极104b的极性的改变而改变，从而也可以产生变化的电场。例如，当第一电极104a充上第一极性且第二电极104b充上第二极性时，所述电场202的方向可以是所画的样子。当极性切换时且第一电极104a充上第二极性且第二电极104b充上第一极性时，所述电场的方向也因此而改变，由此获得电场204(如所画的箭头204所示的，这是描述电场的传统表示方式)。
[0028]所述器件102可以部分地或全部地在外壳(Sheath)IlO中。所述外壳110可以保护器件102和元件104免受污染或损伤。所述外壳110可以由任何适合的且可至少部分地穿透电场202的材料形成。
[0029]在实践中，所述搅拌装置100可以用于搅拌材料或物质，无需考虑到所要搅拌的材料而移除器件102。传统的搅拌装置通常设计为包括机械搅拌器或搅拌棒使其与所需搅拌的材料相对地运动。例如，该材料可能是对机械搅拌器有腐蚀性的，或者可以与搅拌器作用发生不需要的化学反应。在一些情况下，所要搅拌的材料可能难以从搅拌器上清洗掉，需要在清洗处理上花费时间。
[0030]在本发明所描述的搅拌装置中，传统装置的这些缺陷至少可以部分地克服。
[0031]图5的流程图500说明了本发明的方法的一种实施方式的具体实践过程。步骤502提供了具有合适尺寸的且被构造成为盛装要搅拌的材料304的容器302。材料304可以由一种或多种材料组成，且可以是不同的和/或单独的材料。材料304可以包括一种或多种具有不同尺寸的颗粒形式的固体，或者可以包括液体、糊剂或具有多种密度和粘度的悬浮液(全部是液体)，或者可以是一种或多种固体和一种或多种液体的混合物，但并不限于这些记载或组合。
[0032]步骤504将材料304加入到容器302中，且在步骤506中，器件102置于材料304中，从而使得至少一个元件104，优选包括至少一个第一电极104a和至少一个第二电极104b布置于需要搅拌的材料304中。也即，一个或多个元件104(未示出)位于材料304的材料面306下。所述元件104可以在材料304的底部308处，但并不必要临近或接触到容器302的底部。图3所示的装置100具有任选的外壳110其部分地包围着器件102。
[0033]在图4所示的一种可选的实施方式中，容器402的底面408包括缩进部分410从而可插入器件102。器件的尺寸可以部分地(如所示)或全部地适合于缩进部分410，从而排除了采用外壳110来保护器件102免于接触所要搅拌的材料304的需要。
[0034]在步骤508中，可控电源108与器件102电连接如上所述的。在一种优选的实施方式中，所述可控电源108可以独立地与所述器件102的第一电极104a和第二电极104b连接，如上所述的。
[0035]在步骤508中，所述可控电源108对器件102施加受控的静电荷。在一种优选的实施方式中，所述可控电源108独立地为分离的第一电极104a和第二电极104b提供静电荷，如上所述的。在步骤510中，器件102在器件102的外部形成了可控的变化的电场202。如上所述，电场也可以形成于器件102的内部。
[0036]所述可控的变化的电场202影响着要搅拌的材料304包括的粒子的运动。通过适当地调控向第一电极104a和第二电极104b提供的静电荷，可以在材料304中获得理想的运动。例如，通过调控向第一电极104a和第二电极104b提供的具有相同极性的静电荷在通电和断电状态之间波动，所述可控电源108可以形成在一个方向上变化的电场。因此，电场202可以引导材料304的粒子朝着与电场202相同的方向运动。
[0037]类似地，通过调控向第一电极104a提供的静电荷在第一极性和第二极性之间波动，同时在该情况下，使得向第二电极提供的静电荷在第二极性和第一极性之间波动，所述可控电源108可以引导材料304的粒子朝着与形成的电场202相同的第一方向运动，然后朝着与形成的电场204相同的第二方向运动。
[0038]适当地改变静电荷、通电/断电或改变极性，可以引起材料304中的搅拌运动。例如，该搅拌运动可以是围绕器件102在一个方向上成圆周运动，或者在第一圆周方向和第二圆周方向之间搅动。因此，在步骤512中，可采用变化的电场搅拌材料。
[0039]由此对本发明进行了详细的描述，但是本领域技术人员非常清楚的是，在不改变本发明的思想和原则的基础上，可以进行多种改变，本发明仅例举了一些方面。应当理解的是，在不改变本发明的思想和原则的基础上，可以包括多种仅合并了优选的实施方式中的部分技术的实施方式。本发明的实施方式和任选的结构仅作为示例性说明，并非限制作用，本发明的范围由附带的权利要求书所确定而非该说明书，因此，任何属于权利要求书的等同意思和等同范围内的实施方式和变换都将包含于本发明中。
【主权项】
1.一种搅拌装置，该装置包括: 包括在外表面上配置的电控元件的器件；以及 与所述电控元件连接的可控电源； 其中，所述电源为元件提供受控的静电荷，以使得在所述外表面的外部形成变化的电场。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述受控的静电荷在通电状态和断电状态之间波动。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述受控的静电荷在第一极性和第二极性之间波动。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电控元件包括至少一个第一电极和至少一个第二电极，各个电极各自独立地与电源连接以接收静电荷。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一电极和第二电极同时接收相反极性的静电荷。6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一电极和第二电极同时在通电状态和断电状态之间波动。7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一电极在第一极性和第二极性之间波动，同时所述第二电极在第二极性和第一极性之间波动。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可控电源控制着一种或多种振幅和频率。9.一种搅拌方法，该方法包括: 提供容器； 将要搅拌的材料(物质)加入该容器中； 将包括在外表面上配置的电控元件的器件放置于所述容器中，以使得所述电控元件布置于所述要搅拌的材料中； 将可控电源连接所述器件； 对所述元件施加来自所述可控电源的受控的静电荷； 在所述器件的外表面的外部形成变化的电场；以及 采用所述变化的电场搅拌所述材料。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述受控的静电荷在通电状态和断电状态之间波动。11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述受控的静电荷在第一极性和第二极性之间波动。12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述电控元件包括至少一个第一电极和至少一个第二电极，各个电极各自独立地与电源连接以接收静电荷。13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一电极和第二电极同时接收相反极性的静电荷。14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一电极和第二电极在通电状态和断电状态之间波动。15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一电极在第一极性和第二极性之间波动，同时所述第二电极在第二极性和第一极性之间波动。16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述可控电源控制着一种或多种振幅和频率。
【专利摘要】本发明提供了一种搅拌装置和搅拌方法，该方法包括采用外表面上配置有电控元件的器件，并将可控电源连接所述电控元件，以为元件提供受控的静电荷，由所述电源提供的受控的静电荷在器件的外表面的外部产生变化的电场，变化的电场引起材料的搅拌运动，由此搅拌材料。
【IPC分类】B01F13/00
【公开号】CN105709649
【申请号】CN201510958605
【发明人】S·亚伯拉罕, D·威利
【申请人】伟创力有限责任公司