采用靜電荷的攪拌裝置和攪拌方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攪拌裝置和攪拌方法，尤其涉及一種采用靜電荷的攪拌裝置和攪拌方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及一種攪拌裝置，以及采用靜電荷(electrostaticcharge)來(lái)產(chǎn)生攪拌效果的攪拌液體、固體或其他材料形式的攪拌方法。
[0003]攪拌裝置通常包括機(jī)械攪拌器，其需要浸入到要攪拌的介質(zhì)中，并且依靠施加在機(jī)械攪拌器上的動(dòng)機(jī)來(lái)攪拌該介質(zhì)?，F(xiàn)行的攪拌裝置需要使得機(jī)械攪拌器和介質(zhì)之間進(jìn)行接觸。在一些應(yīng)用中，需要在保持介質(zhì)不與運(yùn)動(dòng)的攪拌器接觸的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的攪拌。在一些應(yīng)用中，需要去除攪拌裝置中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。然而，并不存在這樣的攪拌裝置來(lái)滿(mǎn)足這樣的應(yīng)用。
[0004]因此，仍然需要一種攪拌裝置和攪拌方法，可以免除要攪拌的介質(zhì)和機(jī)械攪拌器之間的接觸，以及可以去除機(jī)械運(yùn)動(dòng)攪拌器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種攪拌裝置和攪拌介質(zhì)或材料的攪拌方法。在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種攪拌裝置，該裝置包括:包括外表面上配置的電控元件的器件(appI icator);以及與所述電控元件連接的可控電源。所述電源，可以基于電粘附方法(electroadhes1n method)，為所述元件提供受控的靜電荷，以使得在所述外表面的外部形成變化的電場(chǎng)。
[0006]在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種攪拌方法，該方法包括:提供容器；以及將要攪拌的材料加入該容器中。將包括外表面上配置的電控元件的器件放置于所述容器中，以使得所述電控元件布置于所述要攪拌的材料中。將可控電源連接所述器件，并對(duì)所述元件施加來(lái)自可控電源的受控的靜電荷(可以采用電粘附方法)，以在所述器件的外表面的外部形成變化的電場(chǎng)。采用所述變化的電場(chǎng)攪拌所述材料。
[0007]本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施方式將在下面進(jìn)行描述。
【附圖說(shuō)明】
[0008]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】已在上文中進(jìn)行了簡(jiǎn)要概括，并將在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述，可以在參考本發(fā)明的說(shuō)明性的實(shí)施方式的附圖下理解本發(fā)明。然而，需要指出的是，這些附圖僅說(shuō)明本發(fā)明的典型的實(shí)施方式，并不限定本發(fā)明，本發(fā)明可以接收其他等同效果的實(shí)施方式。
[0009]圖1是根據(jù)一種實(shí)施方式的攪拌裝置的側(cè)視圖。
[0010]圖2是圖2的區(qū)域II的放大圖。
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的圖1的攪拌裝置在使用中的側(cè)視圖。
[0012]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的圖1的攪拌裝置在使用中的側(cè)視圖。
[0013]圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的方法的流程圖。
[0014]為了幫助理解，相同的標(biāo)記數(shù)字在圖中表示相同的元件。這些圖不是用于度量的，僅是為了用于說(shuō)明而簡(jiǎn)化過(guò)的。值得注意的是，在一種實(shí)施方式中的要素和特征可以有利地在無(wú)需進(jìn)一步引用下并入到其他實(shí)施方式中。
[0015]當(dāng)描述了攪拌裝置用于攪拌液體和固體顆粒，本發(fā)明也可以通過(guò)改進(jìn)來(lái)用于各種應(yīng)用，只要在本發(fā)明的范圍和精神下。由于潛在的應(yīng)用范圍的較寬的，因此，本發(fā)明可適應(yīng)于多種改變。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下描述中采用的特定的術(shù)語(yǔ)僅是為了方便并無(wú)限定作用。采用的“同時(shí)”是指在相同的時(shí)刻或接近相同的時(shí)刻發(fā)生。列出的項(xiàng)目采用了如“a、b或c中的至少一種”(其中，a、b和c表示所列的項(xiàng)目)的記載方式表示a、b或c中任何一種或者它們的任意組合。這些術(shù)語(yǔ)包括以上具體指明的詞語(yǔ)、它們的變形和類(lèi)似含義的詞語(yǔ)。
[0017]圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的攪拌裝置100。該攪拌裝置100包括器件102，其在器件102的外表面106上嵌入或配置的電控元件，即元件104。為了方便說(shuō)明，將器件102以矩形的側(cè)視圖呈現(xiàn)。在一些實(shí)施方式中，器件102的橫截面可以是矩形的或圓周的，而其他的實(shí)施方式中可以是更為復(fù)雜的橫截面?？蛇x擇的橫截面形狀的非限定性的實(shí)例包括三角形、橢圓周或十字形。
[0018]所述元件104優(yōu)選包括至少一個(gè)第一電極104a和至少一個(gè)第二電極104b。為了方便說(shuō)明可控元件104以多元元件104呈現(xiàn)，預(yù)期每個(gè)優(yōu)選包括至少一個(gè)第一電極和至少一個(gè)第二電極。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，元件104包括多對(duì)電極(例如104a、104b)，其可通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉(即循環(huán)的)電場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生脈沖的靜電荷。所述脈沖的靜電荷可以以具體的模式產(chǎn)生，包括作為非限定性的實(shí)例的圓周模式(circular pattern)或半圓周模式(sem1-circular pattern)。當(dāng)連續(xù)地循環(huán)時(shí)，脈沖電場(chǎng)連續(xù)地在吸引場(chǎng)中的材料粒子和不吸引或掉落場(chǎng)中的材料粒子之間進(jìn)行交替變換。當(dāng)將脈沖電場(chǎng)施用至一些材料時(shí)，例如液體或固體顆粒，將引起材料內(nèi)的運(yùn)動(dòng)以適于攪拌材料。
[0019]器件102可以由任何適于保持例如由電粘附方法產(chǎn)生的靜電荷的材料形成。所述電極(例如104a、104b)可嵌入至器件102中，從而當(dāng)通電時(shí)，器件102將在器件102的該區(qū)域產(chǎn)生電荷，并且在相鄰的介質(zhì)中產(chǎn)生相反的電荷。其實(shí)，當(dāng)電極(104a、104b)通電時(shí)(即電極為“on”的狀態(tài))，如果器件102在該區(qū)域產(chǎn)生正電荷，基于電粘附理論，在該電場(chǎng)中的介質(zhì)將產(chǎn)生負(fù)電荷并粘附于器件上。當(dāng)電極(104a、104b)斷電時(shí)(即電極為“off”的狀態(tài))，在器件102上的所有電荷都將變成零，包括殘留電荷，從而介質(zhì)將從器件102上掉落。所述器件102還可以在電極104a和電極104b之間提供絕緣。
[0020]可控電源108與所述元件104電連接以為元件104選擇性地提供電力。在一種實(shí)施方式中，電源108為所述元件104提供了受控的脈沖靜電荷，從而在器件102外表面的外部形成脈沖電場(chǎng)。
[0021]在一種實(shí)施方式中，所述可控電源108為元件104提供脈沖功率(pulsed power)。本文中所采用的“脈沖功率”或其它形式可以指在通電狀態(tài)和斷電狀態(tài)(有時(shí)也稱(chēng)作“on”或“Off”)之間波動(dòng)的功率?！懊}沖功率”還可以指極性在第一極性和第二極性之間波動(dòng)，例如在正極(+)和負(fù)極(-)之間?！懊}沖功率”還可以指功率水平在第一功率水平和第二功率水平之間波動(dòng)。
[0022]在一些具有第一電極104a和第二電極104b的實(shí)施方式中，所述可控電源108獨(dú)立地與電極電連接以在不依賴(lài)于另一個(gè)電極的情況下為每個(gè)電極提供靜電荷。所述電極可以接收到如上所述的脈沖功率。每個(gè)電極(例如104a、104b)接收的靜電荷的極性、頻率和功率水平可以各自獨(dú)立地進(jìn)行控制。
[0023]在一種實(shí)施方式中，可控電源108為第一電極104a和第二電極104b提供了相反極性的靜電荷。例如，所述第一電極104a接收靜電荷以提供正極性，而所述第二電極104b則接收靜電荷以提供負(fù)極性。所述可控電源108可以為第一電極104a提供第一極性，同時(shí)為第二電極104b提供第二極性，或者相反的極性。所述第一電極104a和第二電極104b可以同時(shí)在定時(shí)的循環(huán)的模式下從通電狀態(tài)改變或者波動(dòng)為斷電狀態(tài)。在通電狀態(tài)和斷電狀態(tài)之間循環(huán)可以持續(xù)預(yù)定時(shí)間或數(shù)個(gè)循環(huán)，這受所述可控電源108的控制。
[0024]本文中采用的“同時(shí)”包括了由于狀態(tài)切換、傳輸延遲、裝置限制或其他因素導(dǎo)致的延遲，從而使得兩個(gè)事件不能精確地在同一時(shí)刻發(fā)生的情況。
[0025]在一種實(shí)施方式中，所述第一電極104a和第二電極104b的極性可以改變或波動(dòng)。例如，所述第一電極104a可以從正極性變成負(fù)極性，同時(shí)第二電極則從負(fù)極性變成正極性。在這種情況下，極性上的改變可以同時(shí)發(fā)生。
[0026]當(dāng)通過(guò)可控電源108進(jìn)行通電時(shí)，所述第一電極104a和第二電極104b將產(chǎn)生電場(chǎng)202(如所畫(huà)的箭頭202所示的，這是描述電場(chǎng)的傳統(tǒng)表示方式)如圖2所示。所述電場(chǎng)202至少在器件102的外部存在，盡管它也存在于器件內(nèi)部。所述電場(chǎng)202可以在所述第一電極104a和第二電極104b如上文中描述的改變下成為變化的電場(chǎng)。所述電場(chǎng)202的強(qiáng)度也可以因電極在通電和斷電狀態(tài)之間循環(huán)而改變，并且在電極為斷電時(shí)可以達(dá)到最低的強(qiáng)度。
[0027]所述電場(chǎng)202的方向可以隨著所述第一電極104a和第二電極104b的極性的改變而改變，從而也可以產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。例如，當(dāng)?shù)谝浑姌O104a充上第一極性且第二電極104b充上第二極性時(shí)，所述電場(chǎng)202的方向可以是所畫(huà)的樣子。當(dāng)極性切換時(shí)且第一電極104a充上第二極性且第二電極104b充上第一極性時(shí)，所述電場(chǎng)的方向也因此而改變，由此獲得電場(chǎng)204(如所畫(huà)的箭頭204所示的，這是描述電場(chǎng)的傳統(tǒng)表示方式)。
[0028]所述器件102可以部分地或全部地在外殼(Sheath)IlO中。所述外殼110可以保護(hù)器件102和元件104免受污染或損傷。所述外殼110可以由任何適合的且可至少部分地穿透電場(chǎng)202的材料形成。
[0029]在實(shí)踐中，所述攪拌裝置100可以用于攪拌材料或物質(zhì)，無(wú)需考慮到所要攪拌的材料而移除器件102。傳統(tǒng)的攪拌裝置通常設(shè)計(jì)為包括機(jī)械攪拌器或攪拌棒使其與所需攪拌的材料相對(duì)地運(yùn)動(dòng)。例如，該材料可能是對(duì)機(jī)械攪拌器有腐蝕性的，或者可以與攪拌器作用發(fā)生不需要的化學(xué)反應(yīng)。在一些情況下，所要攪拌的材料可能難以從攪拌器上清洗掉，需要在清洗處理上花費(fèi)時(shí)間。
[0030]在本發(fā)明所描述的攪拌裝置中，傳統(tǒng)裝置的這些缺陷至少可以部分地克服。
[0031]圖5的流程圖500說(shuō)明了本發(fā)明的方法的一種實(shí)施方式的具體實(shí)踐過(guò)程。步驟502提供了具有合適尺寸的且被構(gòu)造成為盛裝要攪拌的材料304的容器302。材料304可以由一種或多種材料組成，且可以是不同的和/或單獨(dú)的材料。材料304可以包括一種或多種具有不同尺寸的顆粒形式的固體，或者可以包括液體、糊劑或具有多種密度和粘度的懸浮液(全部是液體)，或者可以是一種或多種固體和一種或多種液體的混合物，但并不限于這些記載或組合。
[0032]步驟504將材料304加入到容器302中，且在步驟506中，器件102置于材料304中，從而使得至少一個(gè)元件104，優(yōu)選包括至少一個(gè)第一電極104a和至少一個(gè)第二電極104b布置于需要攪拌的材料304中。也即，一個(gè)或多個(gè)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處，但并不必要臨近或接觸到容器302的底部。圖3所示的裝置100具有任選的外殼110其部分地包圍著器件102。
[0033]在圖4所示的一種可選的實(shí)施方式中，容器402的底面408包括縮進(jìn)部分410從而可插入器件102。器件的尺寸可以部分地(如所示)或全部地適合于縮進(jìn)部分410，從而排除了采用外殼110來(lái)保護(hù)器件102免于接觸所要攪拌的材料304的需要。
[0034]在步驟508中，可控電源108與器件102電連接如上所述的。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述可控電源108可以獨(dú)立地與所述器件102的第一電極104a和第二電極104b連接，如上所述的。
[0035]在步驟508中，所述可控電源108對(duì)器件102施加受控的靜電荷。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述可控電源108獨(dú)立地為分離的第一電極104a和第二電極104b提供靜電荷，如上所述的。在步驟510中，器件102在器件102的外部形成了可控的變化的電場(chǎng)202。如上所述，電場(chǎng)也可以形成于器件102的內(nèi)部。
[0036]所述可控的變化的電場(chǎng)202影響著要攪拌的材料304包括的粒子的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)控向第一電極104a和第二電極104b提供的靜電荷，可以在材料304中獲得理想的運(yùn)動(dòng)。例如，通過(guò)調(diào)控向第一電極104a和第二電極104b提供的具有相同極性的靜電荷在通電和斷電狀態(tài)之間波動(dòng)，所述可控電源108可以形成在一個(gè)方向上變化的電場(chǎng)。因此，電場(chǎng)202可以引導(dǎo)材料304的粒子朝著與電場(chǎng)202相同的方向運(yùn)動(dòng)。
[0037]類(lèi)似地，通過(guò)調(diào)控向第一電極104a提供的靜電荷在第一極性和第二極性之間波動(dòng)，同時(shí)在該情況下，使得向第二電極提供的靜電荷在第二極性和第一極性之間波動(dòng)，所述可控電源108可以引導(dǎo)材料304的粒子朝著與形成的電場(chǎng)202相同的第一方向運(yùn)動(dòng)，然后朝著與形成的電場(chǎng)204相同的第二方向運(yùn)動(dòng)。
[0038]適當(dāng)?shù)馗淖冹o電荷、通電/斷電或改變極性，可以引起材料304中的攪拌運(yùn)動(dòng)。例如，該攪拌運(yùn)動(dòng)可以是圍繞器件102在一個(gè)方向上成圓周運(yùn)動(dòng)，或者在第一圓周方向和第二圓周方向之間攪動(dòng)。因此，在步驟512中，可采用變化的電場(chǎng)攪拌材料。
[0039]由此對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員非常清楚的是，在不改變本發(fā)明的思想和原則的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行多種改變，本發(fā)明僅例舉了一些方面。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不改變本發(fā)明的思想和原則的基礎(chǔ)上，可以包括多種僅合并了優(yōu)選的實(shí)施方式中的部分技術(shù)的實(shí)施方式。本發(fā)明的實(shí)施方式和任選的結(jié)構(gòu)僅作為示例性說(shuō)明，并非限制作用，本發(fā)明的范圍由附帶的權(quán)利要求書(shū)所確定而非該說(shuō)明書(shū)，因此，任何屬于權(quán)利要求書(shū)的等同意思和等同范圍內(nèi)的實(shí)施方式和變換都將包含于本發(fā)明中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種攪拌裝置，該裝置包括: 包括在外表面上配置的電控元件的器件；以及 與所述電控元件連接的可控電源； 其中，所述電源為元件提供受控的靜電荷，以使得在所述外表面的外部形成變化的電場(chǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述受控的靜電荷在通電狀態(tài)和斷電狀態(tài)之間波動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述受控的靜電荷在第一極性和第二極性之間波動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電控元件包括至少一個(gè)第一電極和至少一個(gè)第二電極，各個(gè)電極各自獨(dú)立地與電源連接以接收靜電荷。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述第一電極和第二電極同時(shí)接收相反極性的靜電荷。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述第一電極和第二電極同時(shí)在通電狀態(tài)和斷電狀態(tài)之間波動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述第一電極在第一極性和第二極性之間波動(dòng)，同時(shí)所述第二電極在第二極性和第一極性之間波動(dòng)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述可控電源控制著一種或多種振幅和頻率。9.一種攪拌方法，該方法包括: 提供容器； 將要攪拌的材料(物質(zhì))加入該容器中； 將包括在外表面上配置的電控元件的器件放置于所述容器中，以使得所述電控元件布置于所述要攪拌的材料中； 將可控電源連接所述器件； 對(duì)所述元件施加來(lái)自所述可控電源的受控的靜電荷； 在所述器件的外表面的外部形成變化的電場(chǎng)；以及 采用所述變化的電場(chǎng)攪拌所述材料。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述受控的靜電荷在通電狀態(tài)和斷電狀態(tài)之間波動(dòng)。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述受控的靜電荷在第一極性和第二極性之間波動(dòng)。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述電控元件包括至少一個(gè)第一電極和至少一個(gè)第二電極，各個(gè)電極各自獨(dú)立地與電源連接以接收靜電荷。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一電極和第二電極同時(shí)接收相反極性的靜電荷。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一電極和第二電極在通電狀態(tài)和斷電狀態(tài)之間波動(dòng)。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一電極在第一極性和第二極性之間波動(dòng)，同時(shí)所述第二電極在第二極性和第一極性之間波動(dòng)。16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述可控電源控制著一種或多種振幅和頻率。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種攪拌裝置和攪拌方法，該方法包括采用外表面上配置有電控元件的器件，并將可控電源連接所述電控元件，以為元件提供受控的靜電荷，由所述電源提供的受控的靜電荷在器件的外表面的外部產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)引起材料的攪拌運(yùn)動(dòng)，由此攪拌材料。
【IPC分類(lèi)】B01F13/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105709649
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510958605
【發(fā)明人】S·亞伯拉罕, D·威利
【申請(qǐng)人】偉創(chuàng)力有限責(zé)任公司