Устройство и способ определения потенциала течения текучей среды
Использование: для определения потенциала течения текучей среды. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения потенциала течения текучей среды включает следующие этапы: поворачивают электродный блок, содержащий дискообразный электрод и кольцеобразный электрод и погруженный в текучую среду, со скоростью поворота, причем электродный блок содержит дискообразный электрод и кольцеобразный электрод, окружающий дискообразный электрод по его внешнему периметру, а поворот электродного блока вызывает перемещение по меньшей мере части текучей среды через дискообразный и кольцеобразный электроды, измеряют разность потенциалов между дискообразным электродом и кольцеобразным электродом по мере того, как указанная по меньшей мере часть текучей среды совершает перемещение через дискообразный и кольцеобразный электроды вследствие поворота электродного блока, и определяют потенциал течения текучей среды с использованием указанной разности потенциалов. Технический результат: обеспечение возможности определения потенциала течения текучей среды. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройствам и способам определения потенциала течения (фильтрационного потенциала) текучей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Поворотные дисковые электроды (RDE) обычно используют в характеристической электрохимии в химических реакциях, таких как окислительно-восстановительные реакции. Одно современное устройство для определения потенциала течения водных растворов представляет собой поворотный диск и очень маленький стационарный электрод сравнения для хлорида серебра. Функция данного устройства ограничена его использованием в водных растворах, содержащих ионы хлорида, поскольку эти очень небольшие электроды сравнения для хлорида серебра не работают в органических текучих средах без ионов хлорида. В результате, данное устройство не может быть полезно для измерения потенциала течения неводного раствора, такого как гидравлическая текучая среда.
В другом устройстве для определения потенциала течения текучей среды используются два небольших электрода для хлорида серебра в проточной ячейке. Относительно большое количество текучей среды прокачивают через проточную ячейку, а разность потенциалов между этими электродами измеряют для получения характеристик потенциала течения текучей среды. Данное устройство выполнено относительно большим, громоздким, а также склонно к протечке, и для него может быть необходим поток текучей среды с относительно высоким давлением.
Необходимы система и способ для преодоления одного или большего количества недостатков, которые имеют одно или один или большее количество существующих устройств или способов определения потенциала течения текучей среды.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте раскрыт способ испытания текучей среды. Поворотное устройство поворачивают в текучей среде для того, чтобы вызвать перемещение текучей среды через поворотное устройство. Напряжение текучей среды измеряют во множестве мест поворотного устройства по мере того, как текучая среда совершает перемещение через поворотное устройство. Потенциал течения текучей среды определяют на основании разности в измеренном напряжении текучей среды во множестве мест поворотного устройства.
В другом аспекте раскрыт другой способ испытания текучей среды. Поворотный дисковый электрод с кольцом поворачивают в текучей среде с различными скоростями поворота для того, чтобы вызвать перемещение текучей среды через этот поворотный дисковый электрод с кольцом. Потенциал течения текучей среды определяют при каждой из различных скоростей поворота на основании разности в измеренном напряжении текучей среды во множестве мест поворотного дискового электрода с кольцом по мере того, как текучая среда совершает перемещение через поворотный дисковый электрод с кольцом при каждой из указанных различных скоростей поворота. Поворотный дисковый электрод с кольцом поворачивают в отличной текучей среде с различными скоростями поворота для того, чтобы вызвать перемещение указанной отличной текучей среды через поворотный дисковый электрод с кольцом. Потенциал течения отличной текучей среды определяют при каждой из различных скоростей поворота на основании разности в измеренном напряжении отличной текучей среды во множестве мест поворотного дискового электрода с кольцом по мере того, как текучая среда совершает перемещение через поворотный дисковый электрод с кольцом при каждой из различных скоростей поворота. Текучую среду или отличную текучую среду, которая имеет наименьший определенный потенциал течения при наивысшей скорости оборотов в минуту, выбирают в качестве текучей среды, менее склонной к генерированию потенциалов течения.
Еще в одном аспекте раскрыта система для определения потенциала течения текучей среды. Система содержит поворотное устройство, управляющее устройство, двигатель и вольтметр. Двигатель соединен с поворотным устройством. Двигатель выполнен с возможностью поворота поворотного устройства в текучей среде с различными скоростями поворота, управление которыми происходит посредством управляющего устройства, для перемещения текучей среды через поворотное устройство. Вольтметр соединен с множеством мест поворотного устройства. Вольтметр выполнен с возможностью измерения напряжения текучей среды во множестве мест поворотного устройства по мере того, как текучая среда совершает перемещение через указанное поворотное устройство, для определения потенциала течения текучей среды на основании разности в измеренном напряжении текучей среды во множестве мест поворотного устройства.
В другом аспекте для формирования электродов могут быть использованы различные материалы. Например, один электрод может быть сформирован из первого металла или сплава металлов, а другой электрод должен был сформирован из отличного второго металла или сплава металлов. Различные металлы или сплавы металлов могут генерировать различные потенциалы течения при повороте в той же самой текучей среде. Та же самая текучая среда может быть исследована с использованием различных сочетаний металлов или сплавов металлов в электродах для определения различных потенциалов течения, сгенерированных в текучей среде как функция от скорости текучей среды.
В одном варианте реализации способ (например, получения характеристик текучей среды) включает поворот электродного блока в текучей среде со скоростью поворота. Электродный блок содержит первый и второй электроды. Поворот электродного блока вызывает перемещение по меньшей мере части текучей среды через первый и второй электроды. Способ также включает измерение разности потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как по меньшей мере часть текучей среды совершает перемещение через первый и второй электроды вследствие поворота электродного блока, и определение потенциала течения текучей среды с использованием разности потенциалов.
В одном варианте реализации система (например, измерительная система для текучей среды) содержит электродный блок, устройство приведения в действие и измерительное устройство для измерения электрической энергии. Электродный блок содержит первый электрод и второй электрод, отделенные друг от друга изолирующим промежутком. Устройство приведения в действие выполнено с возможностью соединения с электродным блоком для поворота электродного блока в исследуемой текучей среде. Измерительное устройство для измерения электрической энергии выполнено с возможностью его электрического соединения с первым и вторым электродами электродного блока. Измерительное устройство для измерения электрической энергии также выполнено с возможностью измерения разности потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как устройство приведения в действие поворачивает электродный блок со скоростью поворота для того, чтобы вызвать перемещение текучей среды через первый и второй электроды. Измеряемая разность потенциалов отражает потенциал течения текучей среды.
В одном варианте реализации способ (например, для исследования текучей среды) включает по меньшей мере частичное погружение первого и второго электродов в текучей среде. Первый и второй электроды отделены друг от друга изолирующим промежутком. Способ также включает поворот первого и второго электродов в текучей среде с обычной скоростью поворота. Поворот первого и второго электродов с обычной скоростью поворота вызывает перемещение текучей среды через первый и второй электроды с радиальной скоростью текучей среды. Способ также включает измерение разности потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как текучая среда совершает перемещение через первый и второй электроды с радиальной скоростью текучей среды, и определение потенциала течения текучей среды как функции от скорости текучей среды с использованием разности потенциалов и радиальной скорости текучей среды.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение может быть лучше понятно согласно приведенным далее чертежам и описанию. Компоненты на фигурах не обязательно приведены в масштабе, вместо этого упор делается на иллюстрацию принципов настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан схематический вид измерительной системы для определения потенциала течения текучей среды как функции от скорости текучей среды.
На фиг. 2 схематически показан пример потока текучей среды, когда электроды электродного блока в системе, показанной на фиг. 1, поворачивают в текучей среде.
На фиг. 3 также схематически показан пример потока текучей среды, показанного на фиг. 2.
На фиг.4 показан график, иллюстрирующий числа Прандтля текучей среды с различными скоростями поворота электродов, показанных на фиг.1, согласно одному примеру.
На фиг. 5 показан график, иллюстрирующий радиальные скорости (vr) граничного слоя текучей среды при различных скоростях поворота электродов, показанных на фиг. 1, в соответствии с одним примером.
На фиг. 6 показан перспективный вид одного варианта реализации измерительной системы.
На фиг. 7 показан перспективный вид поворотного устройства или электродного блока, показанного на фиг. 1, согласно одному варианту реализации.
На фиг. 8 показана блок-схема, иллюстрирующая один аспект способа испытания текучей среды.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показан схематический вид измерительной системы 10 для определения потенциала течения текучей среды 12 как функции от скорости текучей среды. Система 10 содержит электродный блок 16, который по меньшей мере частично расположен в емкости 24, содержащей размещенную в ней текучую среду 12. Электродный блок 16 также может называться как поворотное устройство.
Количество текучей среды 12, содержащейся в емкости 24, может быть относительно низким, таким как десятки миллилитров. Например, емкость 24 может представлять собой лабораторную колбу, выполненную с возможностью удержания 100 миллилитров жидкости или около этого количества. Текучая среда 12 может представлять собой водную жидкость, такую как текучая среда на водной основе. В одном аспекте текучая среда 12 представляет собой неэлектролитный раствор, такой как текучая среда, которая не содержит соли, растворенной в растворяющем веществе. В альтернативном варианте, текучая среда 12 может содержать безводную жидкость, раствор электролита, гидравлическую текучую среду или другую текучую среду.
Например, один вариант реализации системы 10 и способа использования системы 10, раскрытой в настоящей заявке, отличается от обычных электрохимических аналитических систем, которые измеряют потенциалы течения текучих сред, в том, что эти обычные системы могут требовать использования электролитических растворов, которые являются проводящими или высокопроводящими. Эти обычные системы могут включать использование электролитических растворов, имеющих проводимости, составляющие приблизительно 0,1 мкСм на сантиметр (мкСм/см) до приблизительно 150,0 мкСм на сантиметр (мкСм/см). Эти проводимости могут препятствовать электрохимическому анализу.
Исключительно для целей сравнения, особо чистая вода имеет проводимость, составляющую приблизительно 0,055 мкСм/см, как стандартный образец. Высокие концентрации электролитов, например, молярные концентрации, составляющие приблизительно от .1 до .5, обеспечивают проводимость к текучей среде или раствору и обеспечивают возможность управления потенциалом диска и кольца. Ограничение высоких молярных концентраций электролитов в текучей среде 12 (что может быть выполнено с использованием системы 10) предотвращает применение известных систем и способов к органическим текучим средам, включая текучие среды, имеющие проводимость, составляющую по меньшей мере 0,1 мкСм/см. Низкие концентрации электролитов (например, 1 ммоль или менее) аналогичным образом не работают для текучих сред без ионов хлорида и дополнительно не подходят для органических или других углеводородных текучих сред.
Электродный блок 16 содержит множество электродов 26, 28, которые используют для измерения разности между потенциалом (например, напряжение), который индуцирован на электродах 26, 28, когда текучая среда 12 совершает перемещение относительно электродов 26, 28. В одном аспекте электрод 26 представляет собой дискообразный электрод, а электрод 28 представляет собой кольцеобразный электрод, причем дискообразный электрод расположен внутри кольцеобразного электрода. Электрод 28 может проходить вокруг всего внешнего периметра электрода 26. В альтернативном варианте электрод 28 может проходить вокруг менее всего внешнего периметра электрода 26. Электрод 26 можно называть внутренним электродом, а электрод 28 можно называть внешним электродом.
Электроды 26, 28 отделены друг от друга изолирующим промежутком 122. Данный изолирующий промежуток 122 отражает непроводящий пространственный интервал между электродами 26, 28. В одном аспекте изолирующий промежуток 122 может содержать изолирующий кольцеобразный элемент 30, соединенный с электродами 26, 28 и выполненный из непроводящего (например, диэлектрического) материала. При необходимости, изолирующий промежуток 122 может быть сформирован посредством пространственного интервала между электродами 26, 28 без какого-либо другого тела, размещенного в изолирующем промежутке 122. Изолирующий промежуток 122 предотвращает формирование проводящего канала между электродами 26, 28 в электродном блоке 16. В результате, электрический потенциал (например, напряжение), которое индуцировано на электроде 26, может быть измерен отдельно от электрического потенциала, индуцированного на другом электроде 28, когда текучая среда 12 совершает перемещение относительно электродов 26, 28.
В одном аспекте электроды 26, 28 поворачивают вместе в текучей среде 12 для того, чтобы вызвать перемещение текучей среды 12 мимо (например, поток через) электродов 26, 28. Электроды 26, 28 могут быть соединены друг с другом и с валом 124 системы 10. Вал 124 может быть повернут для того, чтобы вызвать поворот электродов 26, 28 с той же самой скоростью. Например, электроды 26, 28 могут быть соединены друг с другом, соединены с тем же самым валом 124 или соединены друг с другом и с валом 124 таким образом, что поворот вала 124 или одного из электродов 26, 28 вызывает одновременный поворот обоих электродов 26, 28 с той же самой скоростью поворота. Несмотря на то, что внешний электрод 28 может иметь угловую скорость, большую, чем угловая скорость внутреннего электрода 26 вследствие радиального размещения внешнего электрода 28 дальше от вала 124, чем внутренний электрод 26, причем скорости, при которых электроды 26, 28 совершают поворот (например, по окружности) вокруг вала 124, могут быть эквивалентны.
Что касается электродного блока 16, показанного на фиг. 1, то на фиг. 2 и 3 схематически показан пример потока текучей среды 12, когда электроды 26, 28 в системе 10 поворачивают в текучей среде 12. На фиг. 2 показаны векторы скорости (vy и vr) текучей среды 12, а на фиг. 3 показаны пути 300 движения потока текучей среды 12 (например, пути, вдоль которых протекает текучая среда 12).
Электроды 26, 28 могут быть соосно выровнены таким образом, что электроды 26, 28 совершают поворот (например, по окружности) вокруг общей оси 200 (которая также может отражать ось поворота электродов 26, 28). По мере того, как электроды 26, 28 совершают поворот, текучая среда 12 поднимается вверх в емкости 24 (показано на фиг. 1) по направлению к электродам 26, 28 с вертикальной скоростью текучей среды (vy). Текучая среда 12, которая поднимается по направлению к электродам 26, 28, также протекает радиально снаружи по направлению от общей оси 200 при радиальной скорости (yr), как показано линиями 300 прохождения потока на фиг. 3. Перемещение текучей среды 12 посредством электродов 26, 28 может индуцировать электрический заряд (например, напряжение) на электродах 26, 28. Например, по мере того, как текучая среда 12 совершает перемещение через электроды 26, 28, отрицательно заряженные ионы, частицы или и те и другие ионы могут быть смыты с поверхностей электродов 26, 28 посредством текучей среды 12. Для уравновешивания данного перемещения заряда, электроны в электродах 26, 28 могут протекать в противоположном направлении и создавать электрический потенциал (например, напряжение) на электродах 26, 28.
Разность в этих потенциалах называют потенциалом течения текучей среды 12. Потенциал течения может быть отражен посредством следующего соотношения:
где X отражает градиент потенциала течения текучей среды 12, ψ0 отражает потенциал внешней плоскости Гельмгольца (ОНР) между текучей средой 12 и электродами 26, 28, ε отражает диэлектрическую постоянную текучей среды 12, η отражает вязкость текучей среды для текучей среды 12, σ отражает проводимость текучей среды для текучей среды 12, а ΔP отражает дифференциальное давление в текучей среде 12.
В одном аспекте настоящего изобретения, описанном в настоящей заявке, потенциал течения может быть измерен для текучей среды 12 как функция от скорости текучей среды. Потенциалы течения для текучих сред 12 могут быть исследованы как функция от скорости текучей среды (например, радиальной скорости vr потока текучей среды) для получения характеристик текучих сред 12. Данная скорость текучей среды может отражать скорость, с которой текучая среда 12 совершает перемещение через поверхности электродов 26, 28, которые обращены к текучей среде 12 (например, обращены в направлении книзу в перспективе по фиг. 1), или параллельно им. Потенциалы течения для различных текущих сред 12 могут быть измерены для определения того, какая текучая среда 12 может быть менее склонна к тому, чтобы вызывать загрязнение, коррозию или т.п., когда текучую среду 12 используют в качестве гидравлической текучей среды в аппарате. Текучие среды 12, имеющие меньшие потенциалы течения, могут быть менее способны на способствование загрязнению, коррозии или т.п., по сравнению с текучими средами 12, имеющими большие потенциалы течения. В дополнение или в альтернативном варианте, потенциал течения для текучей среды 12 в аппарате (например, гидравлической или другой жидкости) может быть измерен и/или может контролироваться со временем для определения того, когда необходимо заменить текучую среду 12. Со временем может изменяться потенциал течения текучей среды 12 в аппарате. Изменившийся потенциал течения может указывать на изменение в химическом составе текучей среды и соответствующую потребность в изменении или замене текучей среды 12.
Путем введения различных текущих сред 12 в емкость 24 и измерения потенциалов течения текучих сред 12 как функции от скорости текучей среды (например, радиальной скорости vr), система 10 может быть использована для измерения потенциалов течения различных текущих сред 12 при различных скоростях поворота электродов 26, 28. Текучая среда 12, которая имеет наименьший определенный потенциал течения при наибольшей скорости оборотов в минуту, может быть затем выбрана для использования в системе для текучей среды, такой как гидравлическая система, в одном варианте реализации. При необходимости, могут быть выбраны текучие среды 12 с потенциалами течения менее заданного предела при скоростях текучей среды, с которыми текучие среды 12 совершают перемещение в аппаратах. В других аспектах выбранная текучая среда 12 может быть использована в различных устройствах или для дополнительной оценки или модификации.
В качестве одного примера, электроды 26, 28 могут быть повернуты с заданной скоростью поворота (например, что выражено в пересчете на обороты, радианы, градусы на единицу времени, например в минуту, или выражено каким-либо другим образом), при этом измеряют напряжения, регистрируемые каждым из электродов 26, 28. Разность между этими напряжениями может быть рассчитана в качестве потенциала течения текучей среды 12 при скорости поворота электродов 26, 28. Скорость поворота электродов 26, 28 может быть преобразована в скорость, с которой текучая среда 12 протекает через электроды 26, 28 или параллельно им. Рассчитанный потенциал течения может быть затем связан со скоростью текучей среды (например, радиальной скоростью vr) для данной текучей среды 12. В одном аспекте скорость поворота электродов 26, 28 может быть преобразована в скорость текучей среды с использованием следующего соотношения:
где vr отражает радиальную скорость, ω отражает скорость поворота электродов 26, 28 (например, в пересчете на радианы в секунду), v отражает кинематическую вязкость текучей среды 12, r отражает радиусные электроды 26, 28, в которых рассчитывают скорость текучей среды, а y отражает расстояние от поверхностей электродов 26, 28, которые обращены к подвижной текучей среде 12 (например, которые обращены книзу на изображении по фиг. 1). Радиальная скорость текучей среды 12 может быть выражена как функция от радиуса или расстояния от оси 200, вокруг которой электроды 26, 28 совершают поворот. Например, для заданной скорости поворота (ω) электродов 26, 28, радиальная скорость (vr) текучей среды 12 может быть различной при различных расстояниях от оси 200. Таким образом, некоторые радиальные скорости могут быть измерены для текучей среды 12 в одном варианте реализации. В альтернативном варианте потенциал течения текучей среды 12 может быть измерен и связан со скоростью поворота электродов 26, 28 вместо радиальной скорости текучей среды 12.
Рассчитываемая радиальная скорость текучей среды 12 может представлять радиальную скорость части текучей среды 12, которая расположена относительно близко к концам или поверхностям электродов 26, 28, которые обращены к подвижной текучей среде 12 (например, поверхности, обращенные в направлении книзу в перспективе по фиг. 4). Например, поворот электродов 26, 28 может перемещать слой текучей среды из текучей среды 12, причем этот слой текучей среды меньше по объему, чем вся текучая среда 12 в емкости 26. Радиальная скорость текучей среды 12 может отражать скорость, с которой данная текучая среда совершает перемещение наружу от общей оси 200 электродов 26, 28. Слой текучей среды может быть назван как гидродинамический граничный слой текучей среды 12, а толщина этого слоя текучей среды (например, как измерено при расстояниях от поверхностей электродов 26, 28 в направлениях, которые ориентированы параллельно общей оси 200) может быть названа как Число Прандтля текучей среды 12.
Число Прандтля может зависеть от кинематической вязкости текучей среды 12 и скорости поворота (ω) электродов 26, 28. В одном примере число Прандтля текучей среды 12 отражено посредством следующего соотношения:
где yh отражает число Прандтля текучей среды 12 (например, толщина граничного слоя текучей среды 12, которая совершает перемещение через электроды 26, 28), v отражает кинематическую вязкость текучей среды 12, а ω отражает скорость поворота электродов 26, 28 (например, в пересчете на радианы в секунду). В альтернативном варианте толщина граничного слоя может быть измерена или рассчитана каким-либо другим образом.
На фиг. 4 показан график 800, иллюстрирующий числа Прандтля текучей среды 12 (например, толщина граничного слоя текучей среды 12, которая перемещена посредством поворотных электродов 26, 28) при различных скоростях поворота электродов 26, 28 согласно одному примеру. Числа Прандтля показаны вдоль горизонтальной оси 400, отражающей скорости поворота электродов 26, 28 (выражено в пересчете на обороты в минуту или RPM), и вертикальной оси 402, отражающей число Прандтля (например, толщина граничного слоя текучей среды 12, выраженная в пересчете на сантиметры). Как показано на фиг. 4, толщина граничного слоя текучей среды 12 больше при меньших скоростях поворота электродов 26, 28 и уменьшается по мере увеличения скоростей поворота.
На фиг. 5 показан график 90, иллюстрирующий радиальные скорости (vr) граничного слоя текучей среды 12 при различных скоростях поворота электродов 26, 28 в соответствии с одним примером. Радиальные скорости показаны вдоль горизонтальной оси 500, отражающей радиальную скорость (выражена в пересчете на сантиметры в секунду), и вертикальной оси 502, отражающей скорости поворота электродов 26, 28 (выражены в пересчете на обороты в минуту или RPM). Как показано на фиг. 4, радиальная скорость граничного слоя текучей среды 12 меньше на расстояниях, которые ближе к общей оси 200 электродов 26, 28 (как показано на фиг. 2), при меньших скоростях поворота электродов 26, 28, а также одновременно при меньших расстояниях от общей оси 200 и при меньших скоростях поворота. С другой стороны, когда радиальное расстояние (например, радиус) от общей оси 200 увеличивается (например, место, для которого рассчитывают радиальную скорость), скорость поворота электродов 26, 28 увеличивается или радиальное расстояние и скорость поворота увеличиваются, затем происходит увеличение радиальных скоростей.
Может быть обеспечено резкое изменение радиальной скорости на граничном слое текучей среды 12 от центра дискообразного электрода 26 до кольцеобразного электрода 28 как функции от скоростей поворота. Например, при 1000 оборотов в минуту электродов 26, 28, радиальная скорость изменяется незначительно от центра дискообразного электрода 26 (например, общая ось 200) до кольцеобразного электрода 28. При 5000 оборотов в минуту, радиальная скорость изменяется менее чем на 100-500 см/с от центра дискообразного электрода 26 до кольцеобразного электрода 28. Более значительное изменение радиальной скорости возникает при 10000 оборотов в минуту электродов 26, 28, причем радиальная скорость изменяется от приблизительно 100 см/с до более чем 900 см/с от центра дискообразного электрода 26 до кольцеобразного электрода 28. Данное ускорение в потоке текучей среды 12 обеспечивает повышенный потенциал течения, достигаемый с использованием поворотных электродов 26, 28, что измеряется посредством разности потенциалов между дискообразным электродом 26 и кольцеобразным электродом 28.
Как описано выше, потенциалы течения для различных текущих сред 12 могут быть измерены при различных скоростях поворота электродов 26, 28 для расчета потенциалов течения текучих сред 12 как функции от радиальной скорости, с которой текучая среда 12 совершает перемещение через электроды 26, 28. Одна или большее количество из этих текучих сред 12 могут быть выбраны для использования в аппарате на основании сравнения этих потенциалов течения. Например, текучая среда 12, имеющая меньший потенциал течения, чем одна или большее количество других текучих сред 12, при радиальных скоростях, которые равны или относительно близки к скоростям, с которыми ожидается перемещение текучей среды 12 в аппарате (например, в пределах от 90% до 110% скорости, с которой текучая среда 12 совершает перемещение в аппарате) может быть выбрана для использования в аппарате (например, в качестве гидравлической текучей среды).
Кроме того или в альтернативном варианте, относительно небольшие образцы (например, 10 миллилитров или менее) текучей среды 12, используемой в данный момент в аппарате, могут быть извлечены из аппарата (например, когда аппарат выключен), а потенциалы течения для текучей среды 12 могут быть измерены при одной или большем количестве заданных радиальных скоростей (например, радиальные скорости, которые равны скоростям или являются приблизительно такими же, как и скорости, с которыми текучая среда 12 протекает в аппарате). Потенциалы течения могут быть сравнены с одним или большим количеством пороговых уровней для определения того, указывают ли потенциалы течения на то, что текучую среду 12 может быть необходимо по меньшей мере частично заменить или полностью заменить. Например, со временем потенциал течения текучей среды 12 может изменяться (например, увеличиваться или уменьшаться), так что текучая среда 12 может быть более склонна к загрязнению или корродированию аппарата.
На фиг. 6 показан перспективный вид одного варианта реализации измерительной системы 10. В дополнение к электродному блоку 16, система 10 может содержать подвижную конструкцию 14, механически соединенную с электродным блоком 16 и управляющим устройством 18. Подвижная конструкция 14 может совершать перемещение относительно емкости 24, например путем перемещения по направлению вверх, по направлению вниз или по направлению вверх и вниз на изображении по фиг.6. Подвижная конструкция 14 может быть использована для подъема электродного блока 16 из текучей среды 12 в емкости 24 и/или опускания электродного блока 16 в текучую среду 12 в емкости 24. Подвижная конструкция 14 также обеспечивает возможность поворота поворотного устройства 16 с одновременным по меньшей мере частичным размещением в текучей среде 12, удерживаемой в емкости 24. Например, поворотное устройство 16 может быть соединено с устройством 20 приведения в действие, таким как двигатель, посредством подвижной конструкции 14 и/или посредством одного или большего количества других компонентов (например, передач, стержней или т.п.)· Устройство 20 приведения в действие может поворачивать поворотное устройство 16 таким образом, что электроды 26, 28 (показаны на фиг. 1) совершают поворот в текучей среде 12 в емкости 24, как описано выше.
Что касается варианта реализации системы 10, показанной на фиг. 6, то на фиг. 7 показан перспективный вид поворотного устройства 16 (например, электродный блок) согласно одному варианту реализации. Поворотное устройство 16 содержит поворотный дисковый электрод с кольцом (RRDE), который содержит дискообразный внутренний электрод 26, кольцеобразный внешний электрод 28, внутренний изолирующий кольцеобразный элемент или корпусную часть 30, и внешний изолирующий кольцеобразный элемент или корпусную часть 32. Внутренний изолирующий кольцеобразный элемент 30 размещен между внешним диаметром дискообразного внутреннего электрода 26 и внутренним диаметром кольцеобразного внешнего электрода 28 и вплотную к ним. Внутренний изолирующий кольцеобразный элемент 30 содержит или сформирован из диэлектрического материала, который предотвращает проведение электрического тока через элемент 30 от внутреннего электрода 26 к внешнему электроду 28 и от внешнего электрода 28 к внутреннему электроду 26. Внутренний изолирующий элемент 30 может отражать изолирующий промежуток 122, показанный на фиг. 1-3, и может предотвращать контакт дискообразного внутреннего электрода 26 с кольцеобразным внешним электродом 28. В альтернативном варианте изолирующий промежуток 122 могут быть сформирован пространственным интервалом между электродами 26, 28 без наличия элемента 30. При необходимости, часть элемента 30 может быть размещена между электродами 26, 28, причем элемент 30 не заполняет все пространство между электродами 26, 28.
Внешний изолирующий кольцеобразный элемент 32 размещен напротив и вокруг внешнего диаметра кольцеобразного внешнего электрода 28. При необходимости, электродный блок 16 может не содержать внешний элемент 32. Дискообразный внутренний электрод 26, кольцеобразный внешний электрод 28 и изолирующие элементы 30 и 32 могут быть соединены друг с другом (например, посредством соединений с тугой посадкой, адгезива или т.п.) таким образом, что электроды 26, 28 и элементы 30, 32 совершают поворот вместе. Каждый из электродов 26, 28 может быть выполнен из проводящего материала, который выбирают для обеспечения контакта указанного проводящего материала с текучей средой 12. Электроды 26, 28 могут быть выполнены из любого подходящего материала, включая, без ограничения, следующие примеры проводящих материалов, например нержавеющая сталь, золото, серебро, платина, углерод, сталь и т.д. В одном аспекте один или большее количество электродов 26, 28 сформировано из того же самого материала, в котором размещена текучая среда 12, когда эту текучую среду 12 используют в аппарате.
Электроды 26, 28 могут быть соединены друг с другом (например, посредством внутреннего изолирующего элемента 30) таким образом, что они совершают перемещение друг с другом. Например, в одном варианте реализации электроды 26, 28 могут быть соединены друг с другом таким образом, что они входят в текущую среду 12 вместе, совершают поворот с той же самой скоростью поворота при нахождении в текучей среде 12 и удаляются из текучей среды 12 вместе. Кроме того, несмотря на то, что каждый из электродов 26, 28, показанных на фиг. 7, отражает единственный проводящий объект, при необходимости, один или оба из электродов 26, 28 могут быть сформированы из множества отдельных проводящих объектов (например, колец, цилиндров, точек и т.п.).
На фиг. 8 показано соотношение 800 между числами Рейнольдса (Re) электродного блока 16 при различных скоростях поворота (RPM) электродного блока 16 в соответствии с одним примером. Соотношение 800 показано вдоль горизонтальной оси 802, отражающей скорости поворота или скорости электродного блока 16, и вертикальной оси 804, отражающей числа Рейнольдса. Как показано на фигуре, относительно большое или максимальное число Рейнольдса, достигаемое с использованием одного варианта реализации электродного блока 16, может составлять приблизительно 2000 при 10000 оборотов в минуту. В альтернативном варианте могут быть достигнуты меньшие или большие числа Рейнольдса.
Согласно описанию варианта реализации системы 10, показанной на фиг. 6, система 10 также содержит управляющее устройство 18, которое используют для приведения в действие устройства 20 приведения в действие. Управляющее устройство 18 может содержать или представляет одну или большее количество схем аппаратного обеспечения или электрических схем, которые содержат или соединены с одним или большим количество устройств обработки данных, управляющих устройств или других логических вычислительных устройств. В одном варианте реализации управляющее устройство 18 отражает компьютер или компьютерное устройство, функционирующее на основании инструкций, которые встроены в схемы (например, монтажные платы) устройства 18. При необходимости, управляющее устройство 18 может функционировать на основании инструкций, хранящихся на материальном или временном машиночитаемом запоминающем устройстве (например, памяти жесткого диска).
Управляющее устройство 18 может быть использовано оператором системы 10 для управления скоростью, с которой устройство 20 приведения в действие поворачивает электроды 26, 28 в текучей среде 12. Управляющее устройство 18 может содержать одно или большее количество устройств ввода (например, кнопки, переключатели, электронный манипулятор типа мышь, сенсорный экран или т.п.), которые приводятся в действие оператором для изменения скорости, с которой устройство 20 приведения в действие поворачивает электроды 26, 28. Измерительное устройство 22 для измерения электрической энергии электрически соединено с электродами 26, 28. Измерительное устройство 22 содержит один или большее количество устройств, которые измеряют количества электрической энергии, индуцированной на электродах 26, 28, путем перемещения текучей среды 12 и электродов 26, 28 относительно друг друга. Например, измерительное устройство 22 может содержать один или большее количество вольтметров, которые измеряют разность электрических потенциалов между электродами 26, 28 в электрической схеме, которая содержит электроды 26, 28. Данная схема может быть открыта между электродами 26, 28. Измерительное устройство 22 может измерять потенциал открытой схемы данной схемы между электродами 26, 28. Например, измерительное устройство 22 может измерять напряжение текучей среды 12 во множестве мест (например, электродах 26, 28) поворотного устройства 16 по мере того, как текучая среда 12 совершает перемещение через поворотное устройство 16 для определения потенциала течения текучей среды 12 на основании разности в измеренном напряжении текучей среды 12 во множестве мест поворотного устройства 16. Вольтметр 22 выполнен с возможностью определения того, что потенциал течения текучей среды 12 больше для больших разностей в измеренном напряжении текучей среды 12 во множестве мест поворотного устройства 16.
Измерительное устройство 22 выполнено с возможностью измерения потенциала течения текучей среды 12 при каждой из различных скоростей поворота на основании разности в измеренном напряжении текучей среды 12 во множестве мест поворотного устройства 16 при каждой из различных скоростей поворота. В одном аспекте каждая из различных скоростей поворота находится в пределах диапазона от 0 до 10000 оборотов в минуту. В других аспектах различные скорости поворота могут быть использованы и может превышать 10000 оборотов в минуту. Еще в одних аспектах измерительное устройство 22 может быть выполнено с возможностью определения потенциала течения текучей среды 12 на основании изменяющихся свойств.
На фиг. 8 показана блок-схема, иллюстрирующая один аспект способа 40 испытания текучей среды. Способ 40 может применять вышеописанную систему 10 для получения характеристик потенциалов течения как функции от скорости текучей среды для одной или большего количества текучих сред 12. В других аспектах способ 40 может применять другую систему. На этапе 42 поворотное устройство размещают и поворачивают в текучей среде, расположенной в емкости. Данное устройство содержит множество проводящих электродов, таких как электроды 26, 28. Поворот поворотного устройства вызывает перемещение текучей среды через электроды и индуцирует потенциалы (например, напряжения) на указанных электродах. Как описано выше, поворотное устройство может содержать поворотный дисковый электрод с кольцом, содержащий дискообразный внутренний электрод, кольцеобразный внешний электрод и внутренний изолирующий промежуток (например, кольцеобразный элемент).
На этапе 44 напряжение текучей среды измеряют во множестве мест поворотного устройства по мере того, как текучая среда совершает перемещение через поворотное устройство. Например, вольтметр или другое устройство может быть использовано для измерения электрических потенциалов в электродах 26, 28 по мере того, как электроды 26, 28 поворачивают вместе в текучей среде 12. Скорость, с которой поворачивают электроды 26, 28, может быть определена и связана с измеренной разностей потенциалов.
На этапе 46 потенциал течения текучей среды определяют на основании разности в измеренных потенциалах текучей среды во множестве мест поворотного устройства. Разность в измеренных потенциалах текучей среды в местах (например, электродах 26, 28) отражает потенциал течения текучей среды для радиальной скорости потока текучей среды, протекающей через электроды 26, 28.
На этапе 48 может быть изменена скорость, с которой поворотное устройство поворачивают в текучей среде. В одном варианте реализации процесс по способу 40 может возвращаться к этапу 42, так что потенциал течения текучей среды может быть измерен при этой отличной скорости поворота электродов 26, 28. Потенциал течения может быть измерен несколько раз при различных скоростях поворота электродов 26, 28 для определения того, как потенциал течения текучей среды изменяется по отношению к скорости текучей среды через электроды 26, 28. Например, для той же самой текучей среды 12, потенциал течения текучей среды 12 может увеличиваться с увеличением радиальных скоростей текучей среды 12, протекающей через электроды 26, 28, и может уменьшаться с уменьшением радиальных скоростей текучей среды 12, протекающей через электроды 26, 28. Как описано выше, скорость текучей среды может быть получена из скорости, при которой электроды 26, 28 совершают поворот в текучей среде 12. Соотношение между измеренным потенциалом течения и скоростями текучей среды, которые определены, могут быть исследованы для получения потенциала течения текучей среды 12 как функции от скорости текучей среды. В одном аспекте различные скорости, с которыми поворачивают электроды 26, 28, могут находиться в диапазоне от 0 до 10000 оборотов в минуту. В других аспектах могут быть использованы различные скорости поворота.
В одном варианте реализации потенциал течения или потенциалы, которые определены для текучей среды, могут быть использованы для определения того, необходимо ли изменение или замена текучей среды. Как описано выше, со временем, потенциал течения текучей среды в аппарате может увеличиваться, что указывает на то, что текучая среда более не склонна к загрязнению или корродированию. Потенциал течения текучей среды при одной или большем количестве скоростей текучей среды может быть сравнен с одним или большим количеством пороговых значений для определения того, если потенциал течения является слишком большим и, в итоге, текучая среда должна быть заменена. Если нет необходимости в выполнении дополнительного исследования текущей текучей среды или другой текучей среды, то способ 40 может завершиться. В альтернативном варианте способ 40 может продолжиться, что описано далее.
На этапе 50 текучая среда в емкости может быть изменена на отличную текущую среду. Потенциал течения отличной текучей среды может быть измерен для одной или большего количества скоростей поворота электродов, как описано выше согласно этапам 42048, так что что потенциал течения отличной текучей среды может быть определен как функция от скорости текучей среды. Потенциалы течения дополнительных текучих сред могут быть определены аналогичном образом.
На этапе 52 сравнивают потенциалы течения текучих сред при одной или большем количестве скоростей текучей среды или скоростей поворота. В одном аспекте текучую среду идентифицируют как имеющую наименьший определенный потенциал течения или потенциал течения, который меньше, чем у одной или большего количество других текучих сред при наибольшей скорости текучей среды, скорости текучей среды, которая больше, чем одна или большее количество других скоростей текучей среды, самой быстрой скорости поворота электродов 26, 28 или скорости поворота электродов 26, 28, которая больше, чем одна или большее количество других скоростей поворота. Данная текучая среда может быть менее склонна к загрязнению или корродированию проводящего тела или емкости, в котором размещена указанная текучая среда.
На этапе 54 выбранная текучая среда может быть использована внутри аппарата или другого устройства для текучей среды. Как описано выше, поскольку данная текучая среда имеет относительно низкий потенциал течения, то текучая среда может быть менее способна на загрязнение или корродированию аппарата или устройства. В других аспектах любая из операций способа 40 может быть изменена по существу или порядку, может не выполняться или может быть добавлен один или большее количество дополнительных этапов.
На фиг. 9 показаны потенциалы 900 течения для текучей среды, измеряемой с использованием электродного блока 16, описанного в настоящей заявке. Потенциалы 900 течения показаны вдоль горизонтальной оси 902, отражающей время, и вертикальной оси 904, отражающей потенциал течения. Время, показанное вдоль горизонтальной оси 902, отражает время, в которое электродный блок 16 был размещен в текучей среде. Скорости, при которых электродный блок 16 был повернут для измерения некоторых потенциалов течения, перечислены после потенциалов 900 течения. Потенциалы течения были измерены с использованием вышеописанной системы 10 при различных скоростях поворота электродного блока 16. Например, электродный блок 16, используемый для измерения потенциалов течения, показанных на фиг.9, содержал электроды 26, 28, выполненные из стали 440С. Потенциалы течения были измерены для текучей среды, содержащей фосфатно-буферный солевой раствор, разведенный в деионизированной (DI) воде (например, стандарте фосфатно-буферного солевого раствора с pH 7 (0,137 ммоль)).
В одном варианте реализации способ (например, получения характеристик текучей среды) включает поворот электродного блока в текучей среде со скоростью поворота. Электродный блок содержит первый и второй электроды. Поворот электродного блока вызывает перемещение по меньшей мере части текучей среды через первый и второй электроды. Способ также включает измерение разности потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как по меньшей мере часть текучей среды совершает перемещение через первый и второй электроды вследствие поворота электродного блока, и определение потенциала течения текучей среды с использованием разности потенциалов.
В одном аспекте способ также включает определение потенциала течения текучей среды как функции от скорости текучей среды, с которой текучая среда совершает перемещение через первый и второй электроды.
В одном аспекте потенциал течения текучей среды определяют как функцию от скорости текучей среды путем поворота электродного блока в текучей среде с множеством различных скоростей поворота, измеряют множество различных разностей потенциалов между первым и вторым электродами при соответствующем множестве различных скоростей поворота, определяют множество различных скоростей текучей среды, с которыми текучая среда совершает перемещение через первый и второй электроды, когда электродный блок поворачивают с указанным соответствующим множеством различных скоростей поворота, и определяют один или большее количество потенциалов течения текучей среды при соответствующих различных скоростях текучих сред.
В одном аспекте электродный блок содержит первый электрод в качестве внутреннего электрода и второй электрод в качестве внешнего электрода, причем внутренний и внешний электроды отделены друг от друга изолирующим промежутком.
В одном аспекте способ также включает поворот электродного блока в одной или большем количестве дополнительных текучих сред, измерение одной или большего количества дополнительных разностей потенциалов между первым и вторым электродами для указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред, определение одного или большего количества дополнительных потенциалов течения для указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред с использованием указанной одной или большего количества дополнительных разностей потенциалов, и выбор по меньшей мере одного элемента из указанной текучей среды или указанной одной или большего количество дополнительных текучих сред для использования в аппарате путем сравнения потенциала течения указанной текучей среды и указанного одного или большего количества дополнительных потенциалов течения указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред.
В одном аспекте измеряемая разность потенциалов отражает напряжение разомкнутой схемы между первым и вторым электродами электронной схемы, которая содержит указанные первый и второй электроды.
В одном аспекте поворот электродного блока вызывает поворот первого и второго электродов со скоростью поворота.
В одном аспекте текучая среда представляет собой неэлектролитический раствор или водный раствор. При необходимости, текучая среда может представлять собой водный или неводный раствор (например, текучую среду), который содержит или не содержит электролит.
В одном варианте реализации система (например, измерительная система для текучей среды) содержит электродный блок, устройство приведения в действие и измерительное устройство для измерения электрической энергии. Электродный блок содержит первый электрод и второй электрод, отделенные друг от друга изолирующим промежутком. Устройство приведения в действие выполнено с возможностью его соединения с электродным блоком для поворота электродного блока в исследуемой текучей среде. Измерительное устройство для измерения электрической энергии выполнено с возможностью его электрического соединения с первым и вторым электродами электродного блока. Измерительное устройство для измерения электрической энергии также выполнено с возможностью измерения разности потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как устройство приведения в действие поворачивает электродный блок со скоростью поворота для того, чтобы вызвать перемещение текучей среды через первый и второй электроды. Измеряемая разность потенциалов отражает потенциал течения текучей среды.
В одном аспекте устройство приведения в действие выполнено с возможностью поворота электродного блока в текучей среде с множеством различных скоростей поворота, а измерительное устройство для измерения электрической энергии выполнено с возможностью измерения множества различных разностей потенциалов между первым и вторым электродами при соответствующим множестве различных скоростей поворота. Различные скорости поворота вызывают перемещение текучей среды через первый и второй электроды с соответствующим множеством различных скоростей текучей среды. Потенциал течения текучей среды может быть определен как функция от скоростей текучей среды с использованием множества различных разностей потенциалов и множества различных скоростей текучей среды.
В одном аспекте электродный блок содержит первый электрод в качестве внутреннего электрода и второй электрод в качестве внешнего электрода, причем внутренний и внешний электроды отделены друг от друга изолирующим промежутком.
В одном аспекте внутренний электрод представляет собой дискообразный электрод, изолирующий промежуток представляет собой кольцеобразный интервал между внутренним электродом и внешним электродом, а внешний электрод представляет собой кольцеобразный электрод.
В одном аспекте изолирующий промежуток электродного блока содержит диэлектрическое тело, расположенное между первым и вторым электродами.
В одном аспекте измерительное устройство для измерения электрической энергии выполнено с возможностью измерения разности потенциалов как напряжения разомкнутой схемы между первым и вторым электродами электронной схемы, которая содержит указанные первый и второй электроды.
В одном аспекте устройство приведения в действие выполнено с возможностью поворота электродного блока таким образом, что обеспечен поворот первого и второго электродов со скоростью поворота.
В одном варианте реализации способ (например, исследования текучей среды) включает по меньшей мере частичное погружение первого и второго электродов в текучей среде. Первый и второй электроды отделены друг от друга изолирующим промежутком. Способ также включает поворот первого и второго электродов в текучей среде с обычной скоростью поворота. Поворот первого и второго электродов с обычной скоростью поворота вызывает перемещение текучей среды через указанные первый и второй электроды с радиальной скоростью текучей среды. Способ также включает измерение разности потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как текучая среда совершает перемещение через указанные первый и второй электроды с радиальной скоростью текучей среды, и определение потенциала течения текучей среды как функции от скорости текучей среды с использованием разности потенциалов и радиальной скорости текучей среды.
В одном аспекте первый электрод представляет собой внутренний дискообразный электрод, а второй электрод представляет собой внешний кольцеобразный электрод, который по меньшей мере частично окружает внешний периметр внутреннего дискообразного электрода. Внутренний дискообразный электрод и внешний кольцеобразный электрод соединены друг с другом посредством диэлектрического тела таким образом, что поворот первого и второго электродов вызывает то, что внутренний дискообразный электрод и внешний кольцеобразный электрод совершают поворот вокруг общей оси поворота с обычной скоростью поворота.
В одном аспекте потенциал течения текучей среды определяют как функцию скорости текучей среды путем поворота электродного блока, который содержит первый и второй электроды, с множеством различных скоростей поворота, измеряют множество различных разностей потенциалов между первым и вторым электродами, когда электродный блок поворачивают с множеством различных скоростей поворота, определяют множество различных скоростей текучей среды, с которыми текучая среда совершает перемещение через первый и второй электроды при указанном множестве различных скоростей поворота, и определяют множество различных потенциалов течения текучей среды при указанном множестве различных скоростей текучей среды.
В одном аспекте текучая среда представляет собой неэлектролитический раствор или водный раствор. При необходимости, текучая среда может представлять собой водный или безводный раствор (например, текучая среда), который содержит или не содержит электролит.
В одном аспекте способ дополнительно включает определение одного или большего количества дополнительных потенциалов течения одной или большего количества дополнительных текучих сред в качестве функции от скоростей текучей среды указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред, и выбор по меньшей мере одного элемента из указанной текучей среды или указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред для использования в аппарате на основании соответствующего потенциала течения или указанного одного или большего количества дополнительных потенциалов течения в качестве функций от скоростей текучей среды.
Одна или большее количество операций, описанных выше в отношении способов, могут быть выполнены с использованием одного или большего количества устройств обработки данных. Различные устройства в системе, описанной в настоящей заявке, могут представлять одно или большее количество устройств обработки данных, а два или большее количество из этих устройств может содержать по меньшей мере одно из тех же самых устройств обработки данных. В одном варианте реализации операции, описанные в настоящей заявке, могут представлять действия, выполняемые, когда один или большее количество устройств обработки данных (например, устройства, описанных в настоящей заявке) аппаратно подключены для выполнения способов или частей способов, описанных в настоящей заявке, и/или когда устройства обработки данных (например, устройства, описанные в настоящей заявке) функционируют в соответствии с одной или большим количеством программ из программного обеспечения, которое написано одним или большим количеством специалистов в области техники для выполнения операций, описанных в отношении способов.
Следует понимать, что приведенное выше описание предназначено для целей иллюстрации, а не ограничения. Например, вышеописанные варианты реализации (и/или их аспекты) могут быть использованы в сочетании друг с другом. Кроме того, многие модификации могут быть выполнены для приведения конкретной ситуации или материала в соответствие с принципами настоящего изобретения без выхода за рамки его объема. Несмотря на то, что размеры и типы материалов, описанных в настоящей заявке, не предназначены для задания параметров настоящего изобретения, они никоим образом не являются ограничительными и представляют собой иллюстративные варианты реализации. Множество других вариантов реализации будут очевидны специалистам в области техники после ознакомления с приведенным выше описанием. Объем настоящего изобретения, таким образом, должен быть определен в соответствии с прилагаемой формулой изобретения, а также полный объем эквивалентов, на которые такая формула изобретения распространяется. В прилагаемой формуле изобретения термины «включающий» и «в котором» используют в качестве явных англоязычных эквивалентов соответствующих терминов «содержащий» и «причем». Кроме того, в приведенной далее формуле изобретения, термины «первый», «второй», «третий» и т.д. используют по существу в качестве меток, и они не предназначены для задания числовых условий в отношении их объектов. Кроме того, ограничения приведенных далее пунктов формулы изобретения не записаны в формате типа «средства + функция» и не предназначены для их интерпретации на основании шестого параграфа 35 U.S.С. § 112 до тех пор, пока ограничения пунктов формулы недвусмысленно не используют фразу «средства для», за которой следует формулировка функции без дополнительной структуры.
Данное описание использует примеры для раскрытия некоторых вариантов реализации настоящего изобретения и также для обеспечения возможности осуществления специалистом в области техники вариантов реализации настоящего изобретения, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнение любых встроенных способов. Патентуемый объем настоящего изобретения задан формулой изобретения и может содержать другие примеры, которые приходят в голову специалистам в области техники. Такие другие примеры находятся в пределах объема формулы изобретения, если они имеют конструктивные элементы, которые не отличаются от литерального языка формулы изобретения или если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с видимыми отличиями от литеральных языков формулы изобретения.
Приведенное выше описание конкретных вариантов реализации настоящего изобретения будет лучше понятно при прочтении в сочетании с прилагаемыми чертежами. При условии, что графики иллюстрируют схемы функциональных блоков различных вариантов реализации, функциональные блоки не обязательно указывают на разделение между схемами аппаратных средств. Таким образом, например, один или большее количество функциональных блоков (например, устройства обработки данных или запоминающие устройства) могут быть реализованы в едином узле аппаратных средств (например, устройство обработки сигналов общего назначения, микроконтроллер, оперативное запоминающее устройство, жесткий диск и т.п.). Аналогичным образом, программы могут представлять собой независимые программы, могут быть включены в качестве подпрограмм в операционную систему, могут представлять функции в установленном пакете программного обеспечения и т.п. Различные варианты реализации не ограничены конструкциями и средствами, показанными на чертежах.
Согласно использованию в настоящей заявке, элемент или этап, указанный в единственном числе и начинающийся с неопределенного артикля, следует понимать как неисключающий множественного числа элементов или этапов, если только такое исключение явно не обозначено. Кроме того, ссылки на «один вариант реализации» настоящего изобретения не предназначены для их интерпретирования в качестве исключающих существование дополнительных вариантов реализации, которые также включают перечисленные признаки. Кроме того, если только не указано иное, варианты реализации «содержащие», «включающие» или «имеющие» элемент или множество элементов, имеющих конкретное свойство, могут содержать дополнительные такие элементы, которые не имеют такого свойства.
Пункт 1. Способ, согласно которому: поворачивают электродный блок в текучей среде со скоростью поворота, причем электродный блок содержит первый и второй электроды, а поворот электродного блока вызывает перемещение по меньшей мере части текучей среды через первый и второй электроды, измеряют разность потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как по меньшей мере часть текучей среды совершает перемещение через первый и второй электроды вследствие поворота электродного блока, и определяют потенциал течения текучей среды с использованием указанной разности потенциалов.
Пункт 2. Способ по пункту 1, дополнительно включающий определение потенциала течения текучей среды как функции от скорости текучей среды, с которой текучая среда совершает перемещение через первый и второй электроды.
Пункт 3. Способ по пункту 2, согласно которому потенциал течения текучей среды определяют как функцию от скорости текучей среды путем поворота электродного блока в текучей среде с множеством различных скоростей поворота, измерения множества различных разностей потенциалов между первым и вторым электродами при множестве различных скоростей поворота, определения множества различных скоростей текучей среды, с которыми текучая среда совершает перемещение через первый и второй электроды, когда электродный блок поворачивают с соответствующими различными скоростями поворота, и определения одного или большего количества потенциалов течения текучей среды при соответствующих различных скоростях текучих сред.
Пункт 4. Способ по пункту 1, согласно которому электродный блок содержит первый электрод в качестве внутреннего электрода и второй электрод в качестве внешнего электрода, причем внутренний и внешний электроды отделены друг от друга изолирующим промежутком.
Пункт 5. Способ по любому из пунктов 1-4, дополнительно включающий поворот электродного блока в одной или большем количестве дополнительных текучих сред, измерение одной или большего количества дополнительных разностей потенциалов между первым и вторым электродами для указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред, определение одного или большего количества дополнительных потенциалов течения для указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред с использованием указанной одной или большего количества дополнительных разностей потенциалов, и выбор по меньшей мере одного элемента из указанной текучей среды или указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред для использования в аппарате путем сравнения потенциала течения указанной текучей среды и указанного одного или большего количества дополнительных потенциалов течения указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред.
Пункт 6. Способ по пункту 1, согласно которому измеряемая разность потенциалов отражает напряжение разомкнутой схемы между первым и вторым электродами электронной схемы, которая содержит указанные первый и второй электроды.
Пункт 7. Способ по пункту 1, согласно которому поворот электродного блока вызывает поворот первого и второго электродов со скоростью поворота.
Пункт 8. Способ по пункту 1, согласно которому текучая среда представляет собой неэлектролитический раствор или водный раствор.
Пункт 9. Система, содержащая: электродный блок, содержащий первый электрод и второй электрод, отделенные друг от друга изолирующим промежутком, устройство приведения в действие, выполненное с возможностью соединения с электродным блоком для поворота электродного блока в исследуемой текучей среде, и измерительное устройство для измерения электрической энергии, выполненное с возможностью его электрического соединения с первым и вторым электродами электродного блока и с возможностью измерения разности потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как устройство приведения в действие поворачивает электродный блок со скоростью поворота для того, чтобы вызвать перемещение текучей среды через первый и второй электроды, причем измеряемая разность потенциалов отражает потенциал течения текучей среды.
Пункт 10. Система по пункту 9, в которой устройство приведения в действие выполнено с возможностью поворота электродного блока в текучей среде с множеством различных скоростей поворота, а измерительное устройство для измерения электрической энергии выполнено с возможностью измерения множества различных разностей потенциалов между первым и вторым электродами при соответствующем множестве различных скоростей поворота, причем указанные различные скорости поворота вызывают перемещение текучей среды через первый и второй электроды с соответствующим множеством различных скоростей текучей среды и обеспечена возможность определения потенциала течения текучей среды как функции от скоростей текучей среды с использованием указанного множества различных разностей потенциалов и указанного множества различных скоростей текучей среды.
Пункт 11. Система по пункту 9, в которой электродный блок содержит первый электрод в качестве внутреннего электрода и второй электрод в качестве внешнего электрода, причем внутренний и внешний электроды отделены друг от друга изолирующим промежутком.
Пункт 12. Система по пункту 11, в которой внутренний электрод представляет собой дискообразный электрод, изолирующий промежуток представляет собой кольцеобразный интервал между внутренним электродом и внешним электродом, а внешний электрод представляет собой кольцеобразный электрод.
Пункт 13. Система по пункту 9, в которой изолирующий промежуток электродного блока содержит диэлектрическое тело, размещенное между первым и вторым электродами.
Пункт 14. Система по пункту 9, в которой измерительное устройство для измерения электрической энергии выполнено с возможностью измерения разности потенциалов как напряжения разомкнутой схемы между первым и вторым электродами электронной схемы, которая содержит указанные первый и второй электроды.
Пункт 15. Система по пункту 9, в которой устройство приведения в действие выполнено с возможностью поворота электродного блока таким образом, что обеспечен поворот первого и второго электродов со скоростью поворота.
Пункт 16. Способ, согласно которому: по меньшей мере частично погружают первый и второй электроды в текучей среде, причем первый и второй электроды отделены друг от друга изолирующим промежутком, поворачивают первый и второй электроды в текучей среде с обычной скоростью поворота, что вызывает перемещение текучей среды через первый и второй электроды с радиальной скоростью текучей среды, измеряют разность потенциалов между первым и вторым электродами по мере того, как текучая среда совершает перемещение через первый и второй электроды с радиальной скоростью текучей среды, и определяют потенциала течения текучей среды как функцию от скорости текучей среды с использованием разности потенциалов и радиальной скорости текучей среды.
Пункт 17. Способ по пункту 16, согласно которому первый электрод представляет собой внутренний дискообразный электрод, а второй электрод представляет собой внешний кольцеобразный электрод, который по меньшей мере частично окружает внешний периметр внутреннего дискообразного электрода, причем внутренний дискообразный электрод и внешний кольцеобразный электрод соединены друг с другом посредством диэлектрического тела таким образом, что поворот указанных первого и второго электродов вызывает то, что внутренний дискообразный электрод и внешний кольцеобразный электрод совершают поворот вокруг общей оси поворота с обычной скоростью поворота.
Пункт 18. Способ по пункту 16, согласно которому потенциал течения текучей среды определяют как функцию от скорости текучей среды путем поворота электродного блока, который содержит первый и второй электроды, с множеством различных скоростей поворота, измеряют множество различных разностей потенциалов между первым и вторым электродами, когда электродный блок поворачивают с множеством различных скоростей поворота, определяют множество различных скоростей текучей среды, с которыми текучая среда совершает перемещение через первый и второй электроды при указанном множестве различных скоростей поворота, и определяют множество различных потенциалов течения текучей среды при указанном множестве различных скоростей текучей среды.
Пункт 19. Способ по пункту 16, согласно которому текучая среда представляет собой неэлектролитический раствор или водный раствор.
Пункт 20. Способ по любому из пунктов 16-19, дополнительно включающий определение одного или большего количества дополнительных потенциалов течения одной или большего количества дополнительных текучих сред как функции от скоростей текучей среды указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред и выбор по меньшей мере одного элемента из указанной текучей среды или указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред для использования в аппарате на основании потенциала течения или указанного одного или большего количества дополнительных потенциалов течения в качестве функций от скоростей текучей среды.
1. Способ определения потенциала течения текучей среды, согласно которому:
поворачивают электродный блок, содержащий дискообразный электрод и кольцеобразный электрод и погруженный в текучую среду, со скоростью поворота, причем электродный блок содержит дискообразный электрод и кольцеобразный электрод, окружающий дискообразный электрод по его внешнему периметру,
а поворот электродного блока вызывает перемещение по меньшей мере части текучей среды через дискообразный и кольцеобразный электроды,
измеряют разность потенциалов между дискообразным электродом и кольцеобразным электродом по мере того, как указанная по меньшей мере часть текучей среды совершает перемещение через дискообразный и кольцеобразный электроды вследствие поворота электродного блока, и
определяют потенциал течения текучей среды с использованием указанной разности потенциалов.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий определение потенциала течения текучей среды как функции скорости текучей среды, с которой текучая среда совершает перемещение через дискообразный и кольцеобразный электроды.
3. Способ по п. 2, согласно которому
потенциал течения текучей среды определяют как функцию скорости текучей среды путем
поворота электродного блока в текучей среде с множеством различных скоростей поворота,
измерения множества различных разностей потенциалов между дискообразным и кольцеобразным электродами при множестве различных скоростей поворота,
определения множества различных скоростей текучей среды, с которыми текучая среда совершает перемещение через дискообразный и кольцеобразный электроды, когда электродный блок поворачивают с соответствующими различными скоростями поворота, и
определения одного или большего количества потенциалов течения текучей среды при соответствующих различных скоростях текучей среды.
4. Способ по п. 1, согласно которому электродный блок содержит дискообразный электрод и кольцеобразный электрод, отделенные друг от друга изолирующим промежутком.
5. Способ по любому из пп. 1-4, также включающий
поворот электродного блока в одной или большем количестве дополнительных текучих сред,
измерение одной или большего количества дополнительных разностей потенциалов между дискообразным и кольцеобразным электродами для указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред,
определение одного или большего количества дополнительных потенциалов течения для указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред с использованием указанной одной или большего количества дополнительных разностей потенциалов и
выбор по меньшей мере одного элемента из указанной текучей среды или указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред для использования в аппарате путем сравнения потенциала течения указанной текучей среды и указанного одного или большего количества дополнительных потенциалов течения указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред.
6. Способ по п. 1, согласно которому измеряемая разность потенциалов отражает напряжение разомкнутой схемы между дискообразным и кольцеобразным электродами электронной схемы, которая содержит дискообразный и кольцеобразный электроды.
7. Способ по п. 1, согласно которому поворот электродного блока вызывает поворот дискообразного и кольцеобразного электродов с указанной скоростью поворота.
8. Способ по п. 1, согласно которому текучая среда представляет собой неэлектролитический раствор или водный раствор.
9. Система для определения потенциала течения текучей среды, содержащая:
электродный блок, содержащий дискообразный электрод и кольцеобразный электрод, отделенные друг от друга изолирующим промежутком, при этом кольцеобразный электрод окружает дискообразный электрод по его наружному периметру;
устройство приведения в действие, выполненное с возможностью его соединения с электродным блоком для поворота дискообразного электрода и кольцеобразного электрода в исследуемой текучей среде,
при этом дискообразный электрод и кольцеобразный электрод погружены в текучую среду; и
измерительное устройство для измерения электрической энергии, выполненное с возможностью его электрического соединения с дискообразным и кольцеобразным электродами электродного блока и с возможностью измерения разности потенциалов между дискообразным и кольцеобразным электродами по мере того, как устройство приведения в действие поворачивает электродный блок со скоростью поворота, чтобы вызвать перемещение текучей среды через дискообразный и кольцеобразный электроды, причем измеряемая разность потенциалов отражает потенциал течения текучей среды.
10. Система по п. 9, в которой устройство приведения в действие выполнено с возможностью поворота электродного блока в текучей среде с множеством различных скоростей поворота,
а измерительное устройство для измерения электрической энергии выполнено с возможностью измерения множества различных разностей потенциалов между дискообразным и кольцеобразным электродами при соответствующем множестве различных скоростей поворота,
причем указанные различные скорости поворота вызывают перемещение текучей среды через дискообразный и кольцеобразный электроды с соответствующим множеством различных скоростей текучей среды и обеспечена возможность определения потенциала течения текучей среды как функции скоростей текучей среды с использованием указанного множества различных разностей потенциалов и указанного множества различных скоростей текучей среды.
11. Система по п. 9, в которой электродный блок содержит дискообразный электрод и кольцеобразный электрод, отделенные друг от друга изолирующим промежутком.
12. Система по п. 11, в которой изолирующий промежуток представляет собой кольцеобразный интервал между дискообразным электродом и кольцеобразным электродом.
13. Система по п. 9, в которой изолирующий промежуток электродного блока содержит диэлектрическое тело, расположенное между дискообразным и кольцеобразным электродами.
14. Система по п. 9, в которой измерительное устройство для измерения электрической энергии выполнено с возможностью измерения разности потенциалов как напряжения разомкнутой схемы между дискообразным и кольцеобразным электродами электронной схемы, которая содержит указанные дискообразный и кольцеобразный электроды.
15. Система по п. 9, в которой устройство приведения в действие выполнено с возможностью поворота электродного блока таким образом, что обеспечен поворот дискообразного и кольцеобразного электродов с указанной скоростью поворота.
16. Способ определения потенциала течения текучей среды, согласно которому:
по меньшей мере частично погружают дискообразный и кольцеобразный электроды в текучую среду, причем дискообразный и кольцеобразный электроды отделены друг от друга кольцеобразным изолирующим промежутком, при этом кольцеобразный электрод окружает дискообразный электрод по его внешнему периметру,
поворачивают дискообразный и кольцеобразный электроды в текучей среде с обычной скоростью поворота, что вызывает перемещение текучей среды через дискообразный и кольцеобразный электроды с радиальной скоростью текучей среды,
измеряют разность потенциалов между дискообразным и кольцеобразным электродами по мере того, как текучая среда совершает перемещение через дискообразный и кольцеобразный электроды с радиальной скоростью текучей среды, и
определяют потенциал течения текучей среды как функцию скорости текучей среды с использованием разности потенциалов и радиальной скорости текучей среды.
17. Способ по п. 16, согласно которому дискообразный электрод и кольцеобразный электрод соединены друг с другом посредством диэлектрического тела таким образом, что поворот дискообразного и кольцеобразного электродов вызывает то, что дискообразный электрод и кольцеобразный электрод совершают поворот вокруг общей оси поворота с обычной скоростью поворота.
18. Способ по п. 16, согласно которому потенциал течения текучей среды определяют как функцию скорости текучей среды путем
поворота электродного блока, который содержит дискообразный и кольцеобразный электроды, с множеством различных скоростей поворота,
измерения множества различных разностей потенциалов между дискообразным и кольцеобразным электродами, когда электродный блок поворачивают с множеством различных скоростей поворота,
определения множества различных скоростей текучей среды, с которыми текучая среда совершает перемещение через дискообразный и кольцеобразный электроды при указанном множестве различных скоростей поворота, и
определения множества различных потенциалов течения текучей среды при указанном множестве различных скоростей текучей среды.
19. Способ по п. 16, согласно которому текучая среда представляет собой неэлектролитический раствор или водный раствор.
20. Способ по любому из пп. 16-19, также включающий
определение одного или большего количества дополнительных потенциалов течения одной или большего количества дополнительных текучих сред как функции скоростей текучей среды указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред и
выбор по меньшей мере одного элемента из указанной текучей среды или указанной одной или большего количества дополнительных текучих сред для использования в аппарате на основании потенциала течения или одного или большего количества дополнительных потенциалов течения в качестве функций скоростей текучей среды.
