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CN108700506A - 用于验证工作流体的系统和方法 - Google Patents

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CN108700506A
CN108700506A CN201780011285.0A CN201780011285A CN108700506A CN 108700506 A CN108700506 A CN 108700506A CN 201780011285 A CN201780011285 A CN 201780011285A CN 108700506 A CN108700506 A CN 108700506A
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sensor
chemical marker
control instrument
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Application number
CN201780011285.0A
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克里斯托弗·范德诺伊特
迈克尔·L·布卢门菲尔德
埃里克·B·森策
塞缪尔·C·巴安布里德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
ExxonMobil Research and Engineering Co
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Publication date
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Abstract

提供用于验证工作流体的系统和方法。系统和方法包括将包含UV反应性化学标记物的工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10‑400nm内的光，从而使所述化学标记物产生信号。可以经由传感器系统检测所述信号，并将所述信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。可以产生指示所述工作流体是否是所述真实工作流体的输出。

Description

用于验证工作流体的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于验证在各种设备和机械系统中有用的工作流体——诸如润滑剂、油、冷却剂、液压流体、燃料和油田化学品——的系统和方法。
背景技术
工作流体(working fluid)是各种机械系统(例如，发动机)的重要组件。它们有助于诸如润滑运动部件、在机械系统上传递力或能量、保护部件免受磨损、清洁、电气组件保护等功能或甚至这些功能的组合。这些流体通常可含有烃基油，其配制有一种或多种选择用于增强一种或多种性能特征的性能添加剂。
遗憾的是，真实工作流体的伪造对于工作流体制造商来说是一个重大问题。伪造工作流体的质量可能低于真品，并且可能具有可能对机械系统造成危害的劣质特性。例如，真机油可以具有-10℃的冻结点，而伪造产品可能在+1℃下冻结，这意味着使用伪造产品的发动机将在比预期更高的温度下经受流体冻结。如果消费者不知道流体是伪造产品，他们可能会将这种劣质性能归因于真产品制造商，从而损害品牌形象。
另外，工作流体制造商和/或机械系统制造商可能希望向他们的客户提供与在指定机械系统中使用特定工作流体相关联的激励。在这种情况下，生产者需要一种方法来验证所用工作流体的真实性。
工业已经开发了用于验证工作流体的各种方法。一些验证方法依赖于从机械系统储库手动移除流体样本以在实验室中进行测试。但是，这些方法对于实时确定无用。
第6,274,381号美国专利公开了利用可见染料标记石油烃，然后将其暴露于来自波长在染料特征吸收区域上方的合适光源的可见辐射。接着使用能够检测此区域中石油样品吸收的光吸收检测系统检测特征吸收以确认染料的存在。见第8栏，第59-65行。然而，此方法的一个限制是其只能用于最大吸收波长在可见光谱的较高部分中的在500至700nm范围内的染料，以避免来自化学烃的固有强背景吸收的干扰。见第4栏，第33-41行。
'381专利还公开了可以使用在光谱的可见部分中几乎没有吸收但在近红外区域吸收和发荧光的标记物。见第3栏，第4-16行。然而，'381专利进一步指出这样的标记物制造困难且昂贵，并且仅有有限数量的近红外吸收或荧光分子可用作无声标记物。见第3栏，第20-26行。
2014年10月8日提交的题为“在食品中或从食品中提供发光物的方法(Processfor Providing Luminescence In Or From a Food Product)”的第2016/0242448号美国专利申请公开了一种“可食用、安全、可吃的组合物，其含有辐射能量吸收物质，能够在暴露于外部辐射源时产生发光(荧光或磷光)。”该组合物包括足够量的辐射能量吸收物质，能够在暴露于能量源时产生(通过眼睛)易于检测的信号。可以通过使用UV或可见光源来完成信号产生。
因此，本公开的目的是提供一种用于验证可就地使用的工作流体的实时方法并克服上述缺点。
发明内容
在一个方面，提供一种用于验证工作流体的方法。所述方法包括将含有UV反应性化学标记物的工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10-400nm内的光，从而使所述化学标记物产生信号。可以经由传感器系统检测所述信号并将所述信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。可以产生指示所述工作流体是否是真实工作流体的输出。
在另一方面，提供一种用于就地验证工作流体的方法。所述方法可以包括将含有UV反应性化学标记物的工作流体引入机械系统中。接着将所述工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10-400nm内的光，从而使所述化学标记物产生信号。可以经由设置在机械系统之上或之内的传感器系统检测所述信号并将所述信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。可以产生指示所述工作流体是否是真实工作流体的输出。
在另一方面，提供一种用于确定含有UV反应性化学标记物的工作流体是否是真实工作流体的系统。所述系统可以包括：控制仪器，其具有对应于真实工作流体的参考信号；以及传感器，其通信地连接到控制仪器且可操作用于接收在暴露于UV光时从所述工作流体产生的信号。控制系统可进一步可操作用于从传感器接收信号，并将所述信号与参考信号进行比较以确定所述工作流体是否是真实工作流体。所述系统可以进一步包括指示所述工作流体是否是真实工作流体的输出(例如，显示)。
附图说明
图1示出了用于验证工作流体的示例性方法。
图2示出了用于验证工作流体的另一示例性方法。
图3示出了用于验证工作流体的示例性系统。
具体实施方式
本文描述了用于验证可用于各种设备和机械系统中的工作流体——诸如润滑剂、油、冷却剂、液压流体、燃料和油田化学品——的系统和方法。
真实工作流体可包含UV反应性化学标记物，其可用于将其与“非真实的”工作流体区分开。
合适的UV反应性化学标记物包括在暴露于UV辐射时产生响应(例如光)的任何化学物质。示例包括染料、着色剂、多环芳烃、醌、苯基沥青、苯并噻唑、苯并噻唑衍生物、去污剂、离子液体、金属纳米粒子、半导体纳米粒子、荧光化合物、酶、DNA、RNA、多肽、具有特定生物活性的脂溶性分子、氧化还原活性有机金属络合物和具有独特分子量分布的分子阵列。
验证方法包括将工作流体暴露于波长范围为约10-400nm、或约100-400nm、或约200-400nm、或约300-400nm、或约350-400nm、或约375-400nm、或约390-400nm、或约395-400nm的UV辐射(例如，光)。
如果工作流体是真实的，则UV反应性化学标记物将产生信号。信号可以是对UV辐射的任何类型的响应，例如荧光和/或RGB颜色值。
可以通过任何已知的或以下设计的检测系统或方法来检测信号。例如，可以可视地检测信号，或者可以通过一个或多个传感器检测信号。检测系统可以被配置成消除或减少干扰信号，诸如化学标记物信号的IR光谱分量。合适的传感器可以包括例如RGB颜色值传感器，诸如Adafruit可商购的那些。另外或替代地，检测系统可以报告工作流体的颜色、温度和/或光照度(lux)。
然后可以将由工作流体响应于UV光产生的信号(如果有的话)与包含在真实工作流体中的相关联的UV反应性化学标记物的已知信号(即参考信号)进行比较。如果两个信号在指定的公差范围内匹配，则可以产生指示工作流体是真实工作流体的输出。相反，如果没有信号匹配，则可以产生指示工作流体不是真实工作流体的输出。
参考图1，用于验证包含UV反应性化学标记物的工作流体的方法100可以包括：(i)步骤110：将工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10-400nm内的光，从而使化学标记物产生信号；(ii)步骤120：经由传感器系统检测信号；以及(iii)步骤130：将信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。该方法还可以包括步骤140：产生指示工作流体是否是真实工作流体的输出。
参考图2，用于验证包含UV反应性化学标记物的工作流体的另一方法200可以包括：(i)步骤210：将工作流体引入机械系统中；(ii)步骤220：将工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10-400nm内的光，从而使化学标记物产生信号；(iii)步骤230：经由设置在机械系统之上或之内的传感器系统检测化学标记物信号；(iv)步骤240：将由化学标记物产生的信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。该方法还可以包括步骤250：产生指示工作流体是否是真实工作流体的输出。
检测系统可以是独立的、手持的或部分或完全位于利用工作流体的机械系统之上或之内。例如，检测系统可以位于乘用车辆或越野机械系统之上或之内。此外，检测系统可以与结合这种机械系统使用的其他传感器系统和显示器部分或完全集成。
例如，检测系统的全部或一部分可以就地定位(例如，在储库、填充管、过滤器、曲轴箱、液压管道或流体输送软管中的一个或多个之上或之内)。例如，传感器可以位于填充管中。当工作流体被倒入机械装置时，其流过传感器，从而触发读取。此外，检测系统可以被定位、配置和/或隔绝以减少或消除振动和/或其他干扰。
UV反应性化学标记物可以按相应的检测系统或方法可检测的任何量存在于工作流体。工作流体中的UV反应性标记物的量可以是将产生对UV光的可检测响应的最小量。工作流体可以包含例如约1-1000wppm、或约1-500wppm、或约1-400wppm、或约1-300wppm、或约1-250wppm、或约1-200wppm、或约1-150wppm、或约1-100wppm、或约1-90wppm、或约1-80wppm、或约1-70wppm、或约1-60wppm、或约1-50wppm、或约1-40wppm、或约1-30wppm、或约1-20wppm、或约1-10wppm的UV反应性化学标记物。在特定实施例中，工作流体可以包含例如约1-30wppm、或约2-30wppm、或约3-30wppm、或约4-30wppm、或约5-30wppm的UV反应性化学标记物。
一旦检测到从工作流体中的化学标记物产生的信号，就可以将其和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。如果信号适当匹配，则可以产生指示工作流体为真实流体的输出。相反，如果信号不能适当地匹配，则系统可以被配置成不产生输出，或者可以产生指示工作流体不是真实流体的输出。
在一些实施例中，工作流体中的化学标记物和/或参考信号可以周期性地改变(例如，远程传送到检测系统)，作为对可能的伪造者的威慑。
可以使用任何合适的通信系统作为输出(例如，口头、书面、电子等)。例如，输出可以作为位于工作机械系统件之上或之内的电信号、光或文本读数显示(例如，经由用户界面)。输出还可以电气地传输到远程监控位置，诸如位于云中或集中控制站中或其任何组合的数据库。
另外或替代地，验证系统可以包括(例如，经由光纤电缆或其他方法)通信地连接到UV光源和/或传感器系统的控制仪器。控制系统可以位于工作机械系统之上或之内，并且可以用于(i)存储参考信号；和/或(ii)激活UV光源和/或传感器系统。
验证系统可以进一步包括位于机械系统之上或之内的流量计，其通信地连接到控制仪器并且可操作用于检测进入机械系统的工作流体的流量。当检测到流量时，流量计可以产生信号并将信号传输到控制仪器，从而激活控制系统。
验证系统还可以包括位于工作机械系统之上或之内的用户显示器(例如，指示灯或其他文本显示器)，其通信地连接到控制仪器并且可操作用于向用户指示工作流体是否是真实工作流体。
参考图3，验证系统300可以包括(i)控制仪器310，其具有对应于真实工作流体的参考信号；(ii)传感器320，其可操作用于接收在暴露于UV光时从工作流体产生的信号，其中传感器通信地连接到控制仪器。控制仪器310可操作用于接收来自传感器320的信号并且将参考信号与工作流体信号进行比较并产生指示工作流体是否是真实工作流体的输出。系统300还可包括以下中的一个或多个：(i)光源330，其通信地连接到控制仪器310和/或传感器320中的一个或多个；(ii)流量计340，其通信地连接到控制仪器310和/或传感器320中的一个或多个；(iii)指示器350，其通信地连接到控制仪器310，以指示工作流体是否是真实工作流体。
通过参考图3的另一示例，可以将工作流体引入机械系统中。流量计340可以位于机械系统的填充管、过滤器、储库、曲轴箱、管道或流体输送软管中的一个或多个中，以检测工作流体的流量，从而向控制仪器310发送信号。然后，控制仪器310激活光源330以使工作流体暴露于UV光，并且传感器320检测作为响应从工作流体产生的任何信号。传感器320将信号发送到控制仪器310，控制仪器310将其与参考信号进行比较。控制仪器310激活指示器350以指示工作流体是否是真实工作流体。
附加实施例
实施例1.一种用于验证包含UV反应性化学标记物的工作流体的方法，所述方法包括：(a)将所述工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10-400nm内的光，从而使所述化学标记物产生信号；(b)经由传感器系统检测所述信号；以及(c)将所述信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。
实施例2.根据实施例1所述的方法，其进一步包括产生指示所述工作流体是否是所述真实工作流体的输出。
实施例3.一种用于就地验证包含UV反应性化学标记物的工作流体的方法，所述方法包括：(a)将所述工作流体引入机械系统中；(b)将所述工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10-400nm内的光，从而使所述化学标记物产生信号；(c)经由设置在所述机械系统之上或之内的传感器系统检测所述化学标记物信号；以及(d)将由所述化学标记物产生的所述信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。
实施例4.根据实施例3所述的方法，其进一步包括产生指示所述工作流体是否是所述真实工作流体的输出。
实施例5.根据实施例3或4所述的方法，其中所述工作流体选自由润滑剂、油、冷却剂、液压流体、燃料和油田化学品组成的组。
实施例6.根据实施例3-5中任一项所述的方法，其中所述化学标记物选自由以下组成的组：染料、着色剂、多环芳烃、沥青质、去污剂、离子液体、金属纳米粒子、半导体纳米粒子、荧光化合物、酶、DNA、RNA、多肽、具有特定生物活性的脂溶性分子、氧化还原活性有机金属络合物和具有独特分子量分布的分子阵列。
实施例7.根据实施例3-6中任一项所述的方法，其中所述化学标记物为醌，由所述化学标记物产生的所述信号为荧光。
实施例8.根据实施例3-7中任一项所述的方法，其中由所述化学标记物产生的所述信号为RGB颜色值。
实施例9.根据实施例3-8中任一项所述的方法，其中所述传感器至少部分地使所述化学标记物信号的IR光谱分量最小化。
实施例10.根据实施例3-9中任一项所述的方法，其中所述传感器系统位于所述系统的储库、填充管、过滤器、曲轴箱、液压管道或流体输送软管中的一个或多个之上或之内。
实施例11.根据实施例3-10中任一项所述的方法，其中所述传感器系统的至少一部分与振动和环境扰动中的一个或多个隔绝。
实施例12.根据实施例3-11中任一项所述的方法，其中产生输出包括以下各项中的一个或多个：(i)在所述系统的用户界面上显示所述输出；以及(ii)将所述输出传输到远程位置。
实施例13.根据实施例3-12中任一项所述的方法，其中将所述参考信号远程地传送到所述传感器系统，并且周期性地改变所述参考信号。
实施例14.一种用于确定包含UV反应性化学标记物的工作流体是否是真实工作流体的系统，所述系统包括：(i)控制仪器，其具有对应于所述真实工作流体的参考信号；以及(ii)传感器，其可操作用于接收在暴露于UV光时从所述工作流体产生的信号，其中所述传感器通信地连接到所述控制仪器，其中所述控制仪器可操作用于从所述传感器接收所述信号，并将所述参考信号与所述工作流体信号进行比较，并产生指示所述工作流体是否是所述真实工作流体的输出。
实施例15.根据权利要求14所述的实施例，其中所述工作流体选自由润滑剂、油、液压流体、燃料和油田化学品组成的组。
实施例16.根据权利要求14或15所述的实施例，其中所述工作流体设置在机械系统之上或之内，并且所述传感器和所述控制仪器安装在所述机械系统之上或之内。
实施例17.根据权利要求14-16中任一项所述的实施例，其中所述传感器位于所述机械系统的储库、填充管、和过滤器中的一个之上或之内。
实施例18.根据权利要求14-17中任一项所述的实施例，其中所述传感器和光源各自经由光缆连接到所述传感器。
实施例19.根据权利要求14-18中任一项所述的实施例，其中由所述工作流体产生的所述信号为RGB颜色值。
实施例20.根据权利要求14-19中任一项所述的实施例，其进一步包括通信地连接到所述控制仪器的光源，其中所述光源可操作以向所述工作流体递送波长范围在约10-400nm内的UV光。
实施例21.根据权利要求14-20中任一项所述的实施例，其进一步包括设置在所述机械系统之上或之内的流量计，其中所述流量计通信地连接到所述控制仪器，并且可操作以检测进入所述机械系统的工作流体的流量，并在检测到流量时产生到所述控制仪器的信号。
实施例22.根据权利要求20所述的实施例，其中响应于从所述流量计接收到所述信号，所述控制仪器激活所述光源和所述传感器。
实施例23.根据权利要求14-22中任一项所述的实施例，其进一步包括指示器，该指示器位于所述机械系统之上或之内并且通信地连接到所述控制仪器，并且其中，所述指示器指示所述工作流体是否是所述真实工作流体。
尽管已经根据具体实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。对于所属领域的技术人员来说，在特定条件下操作的合适的改变/修改应该是显而易见的。因此，所附权利要求旨在被解释为涵盖落入本发明的真实精神/范围内的所有这些改变/修改。
本文详述和权利要求内的所有数值均由“约(about)”或“近似(approximately)”指示值修改，并考虑了所属领域的普通技术人员所预期的实验误差和变化。

Claims (24)

1.一种用于验证包含UV反应性化学标记物的工作流体的方法，所述方法包括：
将所述工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10-400nm内的光，从而使所述化学标记物产生信号；
经由传感器系统检测所述信号；以及
将由所述化学标记物产生的所述信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括产生指示所述工作流体是否是所述真实工作流体的输出。
3.一种用于就地验证包含UV反应性化学标记物的工作流体的方法，所述方法包括：
将所述工作流体引入机械系统中；
将所述工作流体的至少一部分暴露于波长范围在约10-400nm内的光，从而使所述化学标记物产生信号；
经由设置在所述机械系统之上或之内的传感器系统检测所述化学标记物信号；以及
将由所述化学标记物产生的所述信号和与真实工作流体相关联的参考信号进行比较。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括产生指示所述工作流体是否是所述真实工作流体的输出。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述工作流体选自由润滑剂、油、冷却剂、液压流体、燃料和油田化学品组成的组。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述化学标记物选自由以下组成的组：染料、着色剂、多环芳烃、沥青质、醌、去污剂、离子液体、金属纳米粒子、半导体纳米粒子、荧光化合物、酶、DNA、RNA、多肽、具有特定生物活性的脂溶性分子、氧化还原活性有机金属络合物和具有独特分子量分布的分子阵列。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述化学标记物为醌，由所述化学标记物产生的所述信号为荧光。
8.根据权利要求3所述的方法，其中，由所述化学标记物产生的所述信号为RGB颜色值。
9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述传感器至少部分地使所述化学标记物信号的IR光谱分量最小化。
10.根据权利要求3所述的方法，其中，所述传感器系统位于所述机械系统的储库、填充管、过滤器、曲轴箱、液压管道或流体输送软管中的一个或多个之上或之内。
11.根据权利要求3所述的方法，其中，所述传感器系统的至少一部分与振动和环境扰动中的一个或多个隔绝。
12.根据权利要求3所述的方法，其中，产生输出包括下述中的一个或多个：
(i)在所述系统的用户界面上显示所述输出；以及
(ii)将所述输出传输到远程位置。
13.根据权利要求3所述的方法，其中，将所述参考信号远程地传送到所述传感器系统，并且周期性地改变所述参考信号。
14.一种用于确定包含UV反应性化学标记物的工作流体是否是真实工作流体的系统，所述系统包括：
控制仪器，所述控制仪器具有对应于所述真实工作流体的参考信号；
传感器，所述传感器可操作用于接收在暴露于UV光时从所述工作流体产生的信号，其中，所述传感器通信地连接到所述控制仪器，
其中，所述控制仪器可操作用于从所述传感器接收所述信号，并将所述参考信号与所述工作流体信号进行比较，并产生指示所述工作流体是否是所述真实工作流体的输出。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述工作流体选自由润滑剂、油、液压流体、燃料和油田化学品组成的组。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述工作流体设置在机械系统之上或之内，并且所述传感器和所述控制仪器安装在所述机械系统之上或之内。
17.根据权利要求14所述的系统，其中，所述传感器位于所述机械系统的储库、填充管、和过滤器中的一个之上或之内。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，所述传感器和光源各自经由光缆连接到所述传感器。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，由所述工作流体产生的所述信号为RGB颜色值。
20.根据权利要求14所述的系统，进一步包括通信地连接到所述控制仪器的光源，其中，所述光源可操作以向所述工作流体递送波长范围在约10-400nm内的UV光。
21.根据权利要求14所述的系统，进一步包括设置在所述机械系统之上或之内的流量计，其中所述流量计通信地连接到所述控制仪器，并且可操作以检测进入所述机械系统的工作流体的流量，并在检测到流量时产生到所述控制仪器的信号。
22.根据权利要求20所述的系统，其中，响应于从所述流量计接收到所述信号，所述控制仪器激活所述光源和所述传感器。
23.根据权利要求14所述的系统，进一步包括指示器，所述指示器位于所述机械系统之上或之内并且通信地连接到所述控制仪器，并且其中，所述指示器指示所述工作流体是否是所述真实工作流体。
24.一种工作流体组合物，所述工作流体组合物包括选自醌、苯基沥青、苯并噻唑、和苯并噻唑的衍生物的UV反应性化学标记物。
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