專利名稱：通過徑向力的測量對絕對存量的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測和隨意控制流體的絕對存量的方法，該流體尤其是一種在容器中的聚合體，更具體地是在這樣的容器中它有至少一個攪拌器，該攪拌器帶一個在基本水平方向上延伸的轉(zhuǎn)軸。本發(fā)明的方法包括測量從相對于所述軸基本垂直的方向上(即軸的徑向方位)作用在攪拌器上的合力，使該合力和一個絕對存量值建立關(guān)系，并且根據(jù)該存量值任意控制流體的絕對存量。本發(fā)明還涉及一種裝置，該裝置測量沿相對于所述軸基本垂直的方向作用在攪拌器上的合力，該合力可以與一個絕對存量值關(guān)聯(lián)。
已經(jīng)提出了各種測量容納流體的容器的特性的方法。這些方法比如包括測量在反應(yīng)器中的攪拌器或混合裝置的攪拌能力。Kawamura等人在US4237261中公開了一種方法，可以自動連續(xù)地測量攪拌能力(電機的外部供給功率)或者在所有聚合反應(yīng)器中的至少最后一個聚合反應(yīng)器的攪拌軸的反作用力(攪拌聚合物的阻力)，將特性粘度為0.25或更高的聚合物從該反應(yīng)器中除去。在Kawamura的文件中，聚合過程由反應(yīng)器中的真空度變化控制。聚合反應(yīng)器中的真空根據(jù)攪拌能力或攪拌軸的反作用力的變化而改變，以便該攪拌能力或攪拌軸的反作用力維持在一個規(guī)定值，由此可以控制從聚合反應(yīng)器除去的聚合物的聚合程度。
Algers在US5649449中公開了一種確定離心泵的當前或即時運行工況的方法和裝置。在Algers的文件中，旋轉(zhuǎn)泵葉片作用到葉片軸上的徑向力是在最接近泵的外殼和葉片的支撐軸的軸承上測量得到的。預(yù)備操作或測試泵的運行時，在通過泵的不同液體容積流量下測量徑向力，以便得到徑向力和液體流量之間的關(guān)系。然后，在泵正常運行期間，在軸承處測量當前或即時徑向力，而且將該測量值與先前得到的關(guān)系進行比較，通過鑒別泵的特性曲線上的點來精確確定泵的即時運行流動條件，該曲線確定泵的揚程和液體容積流量之間的關(guān)系，泵通常根據(jù)該曲線運行。在Algers的文件中，當泵空轉(zhuǎn)時不能測量裝置的力。另外，Algers未公開如何計量泵所屬設(shè)備的存量，只公開如何測量通過泵的流量。
關(guān)于監(jiān)測或控制反應(yīng)器或容器中的流體存量的方法，計量泵或齒輪泵可被合并到向該反應(yīng)器或容器進料或除去原料的裝置中，而且可以作為控制經(jīng)過反應(yīng)器或容器的流量和反應(yīng)器或容器內(nèi)的存量的裝置。但是，計量泵或齒輪泵，比如與聚合物反應(yīng)器一起使用，其質(zhì)量流量誤差與速度有關(guān)，速度依賴于被泵送的聚合物的粘度和產(chǎn)生的壓力，該壓力防止僅將速度作為精確測量值或者在整個延長的連續(xù)運行時間的存量控制的關(guān)鍵參數(shù)。
聚合物反應(yīng)器的常規(guī)存量監(jiān)控方法包括推導有一假定密度的液柱以推導流體高度的壓差測量裝置、浮選或容積置換裝置。也可以使用從原子核源吸收輻射的方法，其中根據(jù)輻射束的通道中的材料，輻射信號的衰減發(fā)生在探測器中。這種方法的精度取決于許多因素，包括對能源類型的選擇、容器的構(gòu)造、本底輻射強度和被測量的聚合物原料的類型。通常這些和其它常規(guī)存量監(jiān)控方法給出一個關(guān)聯(lián)值，該值表示只在測量的實際位置出現(xiàn)的原料，因此這樣的裝置不能測量出現(xiàn)在反應(yīng)器或容器內(nèi)的全部存量。
在連續(xù)聚合反應(yīng)器的運行中，測量總的聚合物存量非常困難，在一個延長的時間內(nèi)保持精確的存量則更加困難。因此，需要有精確的存量控制。
與聚合反應(yīng)器的常規(guī)監(jiān)控裝置有關(guān)的另一個缺陷是需要將一個傳感元件插入容器空間內(nèi)部，從而需要穿透容器的外殼、外套、和壁面。當反應(yīng)器有一個靠近壁面固定的攪拌器、當反應(yīng)器有復雜的內(nèi)部零件或者當反應(yīng)器在反應(yīng)空間內(nèi)有大量金屬時，如果可能的話，將傳感器直接插入反應(yīng)器中以及使用常規(guī)監(jiān)控裝置比如浮選裝置、氣泡管和原子核源就很難精確監(jiān)控存量。另外，當反應(yīng)器有攪拌器并與其它機械轉(zhuǎn)動裝置連接時，振動使這些系統(tǒng)控制存量不穩(wěn)定，尤其是當使用重的傳感器作為傳感手段時尤為如此。
例如，在US5814282披露的反應(yīng)器中，常規(guī)已知的測量裝置不工作。由于軸及其所有組件都緊鄰反應(yīng)器的壁面，因此不允許插入元件。
在被控制的速度下運行的齒輪泵通常用來給反應(yīng)器提供或取出聚合物，比如在US5814282中描述的那樣。缺陷是用這種泵定量分配或取出原材料所存在的固有微小誤差會引起絕對反應(yīng)器存量的長期變化，這一點在提高反應(yīng)器聚合物特性上是不能接收的。在設(shè)計的反應(yīng)器甚至不允許使用進行相對存量測量的監(jiān)控裝置的地方，這一點尤為重要。
因此，需要一種監(jiān)控和測量容器如反應(yīng)器中的流體絕對存量的可靠方法，而且還需要一種控制容器如反應(yīng)器中的流體絕對存量的方法。
本發(fā)明的一個重要方面是揭示了容器的絕對存量和沿基本垂直方向作用在攪拌器上的力之間存在的關(guān)系，該力可以從容器外部測量并且用來控制長時間連續(xù)運行的容器存量。
因此，本發(fā)明的方法包括在一組運行參數(shù)下和在一個流體的絕對存量下，測量沿基本垂直方向作用在攪拌器上的合力，以產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)點。為了產(chǎn)生一系列數(shù)據(jù)點，在多個絕對存量值下反復測量該合力。最好在將非存量的相關(guān)運行參數(shù)(溫度、壓力等)保持恒定的情況下測量該合力。利用一個測力儀器如應(yīng)變儀傳感器測力，該儀器以適當方式固定在攪拌器軸上，最好固定在容器空間的外部。使該系列數(shù)據(jù)點相互發(fā)生聯(lián)系，以在容器的流體已知存量和沿基本垂直方向作用在攪拌器上的合力之間建立一種關(guān)系。然后將該沿基本垂直方向作用在攪拌器上的合力作為控制過程變量，根據(jù)建立的關(guān)系維持想得到的流體絕對存量。然后通過一系列控制環(huán)路函數(shù)來調(diào)節(jié)反應(yīng)器和附屬部件的運行參數(shù)，如齒輪計量泵的速度，以恒定保持與想得到的絕對存量對應(yīng)的、沿基本垂直方向作用在攪拌器上的合力。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，流體是聚合物。具體地說最佳聚合物包括聚脂、共聚多脂、多芳基化合物、共聚多芳基化合物、聚酰胺和共聚酰胺。容器中的聚合物占容器有效運行容積的10-70％。
在本發(fā)明的另一個實施例中，容器是一個尤其適合縮聚反應(yīng)的反應(yīng)器，其中，排出揮發(fā)組分，從低粘度的聚合材料生產(chǎn)出高粘度的聚合材料，并以液態(tài)形式保存在反應(yīng)器內(nèi)。在本發(fā)明的另一個實施例中，該反應(yīng)器有兩個轉(zhuǎn)軸。在本發(fā)明的另一個實施例中，該兩個軸反向轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是在任何時刻容器內(nèi)的流體總絕對存量都是已知的。作為一個過程控制環(huán)路的輸入，比如以反饋控制的形式輸入，可以調(diào)節(jié)容器內(nèi)的流體量，如果需要的話，提供一個沿基本垂直方向作用在攪拌器上的恒定的測量力，該力也保證容器內(nèi)的絕對存量恒定。因此，該方法勝于傳統(tǒng)監(jiān)控方法的一個優(yōu)點在于，與傳統(tǒng)方法中僅僅知道某一固定點的流量相反，根據(jù)本發(fā)明總能知道在任何時刻容器內(nèi)的流體絕對總量。
因此，本發(fā)明的一個重要目的是提供一種可靠的用來控制容器中比如反應(yīng)器中流體的絕對存量的方法。
本發(fā)明的其它特征從下面聯(lián)系附圖的詳細說明中變得明顯。但是，可以理解，附圖的目的僅為了說明而不限定發(fā)明，僅作為后面的參考。還應(yīng)理解，附圖不是按比例繪制的，除非另有說明，意圖僅是概念性的說明在此描述的結(jié)構(gòu)和步驟。
最佳實施例的說明在本發(fā)明的方法中，主要在與容器中的流體存量有關(guān)的Y-徑向方向上產(chǎn)生矢量力。本發(fā)明所用的“Y力”一詞，是指在基本垂直方向上作用在容器內(nèi)的攪拌器上的矢量合力。攪拌器上的Y力是沿相對于攪拌器軸的Y-徑向方向上測量得到的。構(gòu)成Y力的力包括，但不限于這些攪拌器的重力、攪拌器上的流體重力、攪拌器在流體中旋轉(zhuǎn)引起的水力反作用力，和流體的浮力?！皵嚢杵鳌币辉~，用于本發(fā)明時，是指一個機械部件，它有一個軸和至少一個從該軸徑向延伸的元件，旋轉(zhuǎn)時該元件能夠向容器內(nèi)的流體施加力。
本發(fā)明所用的“流體”一詞，是指任何有流體行為特征的物質(zhì)，包括液體、固體、和任何顯示流體特征的液體和固體的混合物。本發(fā)明流體的粘度范圍最好從20,000厘泊到6000,000厘泊。流體的粘度范圍從40,000厘泊到4000,000厘泊更佳。本發(fā)明的優(yōu)選流體包括聚合物，但不限于此。具體地說，最佳聚合物是聚脂、共聚多脂、多芳基化合物、共聚多芳基化合物、聚酰胺和共聚酰胺?！皠恿Α币辉~是指運動或活動，并且用來表現(xiàn)流體特性。容器內(nèi)的最佳流體存量的范圍是容器的有效運行容積的10-70％。流體最好占容器有效運行容積的50％。“有效運行容積”一詞是指容器內(nèi)排除內(nèi)部零件所占容積的容積，內(nèi)部零件比如是攪拌器的軸和任何固定在該軸上的部件，比如混合或成膜裝置。
本發(fā)明所用的“容器”一詞包括，但不限于此，能夠容納流體的結(jié)構(gòu)或設(shè)備部件。容器的例子包括但不限于擠壓機、混合機、攪拌器和反應(yīng)器。最佳的容器是聚合反應(yīng)器，該容器有至少一個旋轉(zhuǎn)軸，每個轉(zhuǎn)軸上固定有一組混合裝置。攪拌器軸的最佳轉(zhuǎn)速決定于這些因素比如使用的聚合物、聚合物引進反應(yīng)器時的粘度、聚合物離開反應(yīng)器時的粘度、和反應(yīng)器的溫度。轉(zhuǎn)速通常在1-20轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)，最好是2-8rpm。如果軸多于一個，各軸最好都按同一速度旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的最佳反應(yīng)器是有兩個反向旋轉(zhuǎn)的軸的反應(yīng)器。當軸反向轉(zhuǎn)動時，最佳方向是攪拌器在轉(zhuǎn)子中心線上彼此背離地轉(zhuǎn)動，而不是在中心線上相向地轉(zhuǎn)動。帶兩個反向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸的容器有一個優(yōu)點它真正地產(chǎn)生對存量有用的力，而不必考慮容器是空的還是裝滿的。本發(fā)明的容器還有至少一個測力儀器。本發(fā)明使用的“測力儀器”是指能夠測量沿基本Y-徑向方向作用在攪拌器上的力。最佳測力儀器是但不限于應(yīng)變儀傳感器。另外，可以使用一個單獨的傳感器儀器來測量施加的扭矩。在該最佳實施例中，應(yīng)變儀傳感器放在反應(yīng)室的外部。
本發(fā)明方法中使用的最佳容器是Lohe等人在US5814282中公開的反應(yīng)器，該專利在此作為參考。US5841282公開的反應(yīng)器有一個基本水平的反應(yīng)室，該反應(yīng)室有至少一個用來導入低粘度聚合原料的入口和至少一個導出高粘度聚合物的出口。在反應(yīng)器的反應(yīng)室內(nèi)，有兩個轉(zhuǎn)動的平行軸，其上固定有多個攪拌器和隔板。轉(zhuǎn)動時兩個軸上的攪拌器相互對合。反應(yīng)器還包括一個揮發(fā)組分的出口。在該反應(yīng)器中，各攪拌器之間和每個攪拌器邊緣與反應(yīng)器壁面之間的空隙很小。該縮聚反應(yīng)器運行中產(chǎn)生的軸力響應(yīng)聚合物存量差，在Y徑向上響應(yīng)最大。反應(yīng)器的反向轉(zhuǎn)軸收集留在反應(yīng)器底部和附著在壁面上的聚合物，并將它送到兩個攪拌器側(cè)緣對合的中心處。
在本發(fā)明的最佳反應(yīng)器中，容器的攪拌器由兩個反向轉(zhuǎn)軸組成，當它們轉(zhuǎn)動進入流體池中時，側(cè)緣象槳葉似的運動，產(chǎn)生一個反作用力。“浮力”一詞，即流體中漂浮或上升的能力或趨勢，可以用來解釋攪拌器側(cè)緣與反應(yīng)器底部的流體接觸時產(chǎn)生的反作用力。在本發(fā)明中，浮力可以歸為動力，因為作用在受約束的攪拌器上的向上的力隨存量的增加而增加。除浮力外，第二個Y合力分量來自軸上側(cè)緣之間的壓縮力。當攪拌器不轉(zhuǎn)時這些力不存在，因為流體會繞槳葉邊緣流動以到達其自然水平。
在實施本發(fā)明中，首先構(gòu)造一個數(shù)據(jù)表，以便將一個特定反應(yīng)器中的Y力值與不同存量值聯(lián)系起來。為了產(chǎn)生需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，將給定存量放進反應(yīng)器中并在穩(wěn)定狀態(tài)條件下保持在反應(yīng)器中。最好用計量泵建立初始存量。雖然計量泵不太精確是公知的，但是在初始數(shù)據(jù)收集期間相對有限的使用計量泵限制了泵誤差對最終有關(guān)數(shù)據(jù)的影響，因為不允許超時積累泵誤差。另外，在確定反應(yīng)器的Y力和絕對存量之間關(guān)系期間，通過利用已知的輸入原料總量和已知的輸出原料總量進行質(zhì)量平衡運算，便可測量反應(yīng)器中的絕對存量。
一旦將初始存量裝入容器中并且實現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)條件，就可以測量和記錄Y力值。當容器的恒定輸入流量/流速等于恒定輸出流量流速時，最好在容器運行期間進行初始Y力測量和隨后的每一個Y力測量，從而使得在任何獨立測量期間絕對存量不波動。
記錄初始Y力值后，最好通過臨時增加輸入計量泵的流量將容器內(nèi)的存量增加到第二存量值。然后監(jiān)控第二存量值的Y力值直到該值達到不變?yōu)橹?，此刻測量和記錄該值。Y力隨加到容器中的存量立刻變化，因此，存量改變之后，很快就可以測量Y力。
按照相同方式，反復增加存量并記錄Y力測量值，讓增加的存量超過容器內(nèi)預(yù)期希望利用的存量范圍。同樣，通過臨時增加容器的流量到高于進料速率，將絕對存量從最高預(yù)期值降低到另一個想得到的低值，每個存量變化后，當容器內(nèi)的系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)時可以確定另一個Y力。按照相同方式，反復減小存量并記錄Y力測量值，讓存量超過容器內(nèi)預(yù)期希望利用的存量范圍。然后不依賴于存量變化的方向，將絕對存量數(shù)據(jù)與Y力數(shù)據(jù)建立關(guān)系。
最好將絕對存量和Y力的關(guān)系轉(zhuǎn)化為數(shù)學表達式以便以后用于計算機自動控制裝置或電控裝置中。可以理解，用普通已知的實驗方法可以得出絕對存量與Y力的關(guān)系，數(shù)據(jù)測量之間存量變化的大小和方向?qū)τ诒景l(fā)明不重要。
對于特定容器，一旦得到絕對存量相對Y力的關(guān)系曲線，則可以根據(jù)Y力的測量值利用該關(guān)系控制容器內(nèi)的絕對存量。例如，在給定容器中，容器內(nèi)一個想得到的絕對存量值對應(yīng)一個已知的預(yù)定Y力值，連續(xù)或周期地監(jiān)控容器的Y力值，結(jié)果，如果Y力超出目標Y力值(即容器的運行參數(shù))的預(yù)定范圍，則相應(yīng)調(diào)節(jié)用來向反應(yīng)器或反應(yīng)器系統(tǒng)供給或取走原料的設(shè)備，以調(diào)節(jié)容器內(nèi)的絕對存量。電子控制裝置基于輸入的測量值調(diào)節(jié)存量是本領(lǐng)域的已知技術(shù)，可以根據(jù)這里公開的Y力資料，利用這種控制裝置來控制容器存量。最好通過調(diào)節(jié)輸入泵或輸出泵的速度來調(diào)節(jié)容器內(nèi)的存量。
現(xiàn)已揭示了作用在容納有流體的容器內(nèi)攪拌器上的Y力主要受容器內(nèi)的存量的影響，可以利用該Y力的作用來確定容器內(nèi)的流體絕對數(shù)量。其它流體特征的變量，比如溫度、粘度、流量等等，可以使Y力與存量的關(guān)系有些畸變，盡管其它流體變量有任何變化，但是Y力與絕對存量之間的主要關(guān)系保持不變。因此，盡管在這些變量波動時仍可能建立一個基本的關(guān)系曲線，但最好是在恒定的溫度、粘度等條件下產(chǎn)生Y力和絕對存量的關(guān)系曲線。
同樣，可以簡化使用Y力測量值以確定容器內(nèi)的恒定或波動的存量。在不用Y力作為控制變量的容器或反應(yīng)器系統(tǒng)中，可以利用與上述一樣的關(guān)聯(lián)方法，簡化使用Y力來監(jiān)控容器內(nèi)的存量。
因此，對于某一有特定攪拌器的特定容器，一旦作出正確的關(guān)系曲線，就可以通過測量沿基本Y-徑向作用在攪拌器軸上的力確定容器內(nèi)的絕對存量，而不需要容器內(nèi)的任何儀器。該Y力測量值可以用來連續(xù)或定期地監(jiān)控容器內(nèi)的存量，還可以用作控制變量，以維持想得到的容器絕對存量值。
測量、維持和控制容器內(nèi)絕對存量的本發(fā)明的方法克服了由計量泵不精確引起的局限，以及容器內(nèi)沒有測量裝置不能監(jiān)控容器存量的缺陷。
示例1首先在公知的恒定絕對存量下標繪出Y力，然后標出反應(yīng)器內(nèi)的存量增加時的Y力，最后標出恒定的最終絕對存量下的Y力，從而產(chǎn)生

圖1。通過在恒定的攪拌器速度下，改變輸入泵和輸出泵的質(zhì)量流量來改變反應(yīng)器的存量，這時記錄下在基本Y徑向作用在攪拌器上的力。在實驗運行中，如實線所示，反應(yīng)器內(nèi)的總存量從反應(yīng)器的有效運行容積的40％增加到50％，將攪拌器速度保持在4.0rpm不變。Y力隨增加的存量逐漸增加。
圖1示出，初始存量時的Y力是常數(shù)，Y力隨容器存量的增加而增加，當達到最終存量值時測量到的Y力再次變?yōu)槌?shù)。因此，Y力顯然隨容器內(nèi)的存量變化而變化。
示例2使用有代表性的0.63IV(固有粘度)的聚脂(PET)聚合物切片原料(chip feedstock)產(chǎn)品進行實驗。在25℃下，在鄰氯酚(orthochlorophend)中測量聚合物切片的溶液粘度，并據(jù)此計算IV。
US5814282中描述的反應(yīng)器有兩個反向轉(zhuǎn)軸，配有適當?shù)牧ψ儞Q傳感器，該反應(yīng)器用來進一步反應(yīng)該低粘度的原料切片。該傳感器能測量轉(zhuǎn)軸上的Y-徑向上的力。該傳感器作為軸承支撐安裝在其中一個軸的非驅(qū)動端。首先用常規(guī)真空干燥處理方法將用于每個實驗的聚合物切片原料干燥，然后在有多個溫度控制段的擠壓機中熔融。一個由擠壓機供料的輸入齒輪計量泵與反應(yīng)器連接，用來將熔融的聚合物原料泵入反應(yīng)器中，一個將最終聚合物產(chǎn)品泵送出反應(yīng)器的輸出齒輪計量泵與反應(yīng)器的出口噴嘴連接。聚合物在到達該輸出泵之前，先經(jīng)過一個換熱器，用來將聚合物的溫度提高到反應(yīng)器想得到的供給溫度。
該示例說明了聚合反應(yīng)器內(nèi)的存量和作用在反應(yīng)器內(nèi)的攪拌器的Y徑向方向上的力之間的關(guān)系。該示例包含三十次試運行，其中根據(jù)三個輸入變量測量作用在反應(yīng)器攪拌器上的Y力攪拌器的速度、反應(yīng)器的生產(chǎn)量、和反應(yīng)器內(nèi)的總存量。
反應(yīng)器內(nèi)攪拌器速度在運行速度為1、2.5、4轉(zhuǎn)/分鐘之間變化?？梢岳斫?，為了確定絕對存量和Y-徑向力測量值之間的相關(guān)性，在完成各實驗之間的轉(zhuǎn)換之后，保持每個實驗中的所有工藝變量為常數(shù)。所有三十次實驗是在幾天的連續(xù)運行中完成的。
通過讀取輸入計量泵來測量反應(yīng)器的每一次運行的生產(chǎn)量，該泵測量進入反應(yīng)器的聚合物原料。反應(yīng)器的產(chǎn)量(磅/小時)在75.0、112.5和150.0磅/小時之間變化。
反應(yīng)器內(nèi)的總絕對存量是作為反應(yīng)器內(nèi)有效運行容積的百分比進行計算的。在反應(yīng)器內(nèi)建立存量的開始值。然后相對于通過輸入泵的熔融聚合物的質(zhì)量流量、通過增加或減少通過輸出泵的融化的聚合物質(zhì)量流量來調(diào)節(jié)存量。為了確認反應(yīng)器內(nèi)的存量，每次運行之后，利用已知的運行中使用的聚合物給料量的總量和已知的排出反應(yīng)器的總產(chǎn)量進行質(zhì)量平衡計算。由于實驗期間任何反應(yīng)器中發(fā)生的縮聚反應(yīng)的副產(chǎn)品通常少于反應(yīng)器內(nèi)的聚合物生產(chǎn)量重量的0.1％，因此不用對每次實驗的質(zhì)量平衡作副產(chǎn)品重量的修正。存量在有效反應(yīng)器容積的30％、40％和50％之間變化。
三個變量(攪拌器速度、反應(yīng)器生產(chǎn)量、總存量)中的任何一個改變而另外兩個保持恒定，則導致Y力的改變。Y力依據(jù)主要變量即絕對存量的改變立刻改變。作為次要變量，攪拌器速度和生產(chǎn)量在每個單元之間變化，其對Y力的影響是次要的。確定這種次要影響可以更好地模擬這些變量之間的相互作用并提高對本發(fā)明應(yīng)用的控制從而保持反應(yīng)器內(nèi)的絕對存量。
下面表1示出三十次運行的概括結(jié)果，其中“速度”是指攪拌器的轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分鐘；“生產(chǎn)量”是指通過反應(yīng)器的聚合物原料的吞吐量，單位是磅/小時；“存量”是指反應(yīng)器內(nèi)存量占反應(yīng)器總有效容積的百分比；“Y”力是加在反應(yīng)器攪拌器的軸上的沿Y-徑向力的測量值；“平均”是對于示出的每一個反應(yīng)器內(nèi)的存量值，測量到的所有Y力的平均值。表1

表1概括出的試運行表明，盡管攪拌器速度或生產(chǎn)量的變化有影響，但是Y力的變化通常響應(yīng)于反應(yīng)器中的絕對存量的變化。
上面所示的實驗結(jié)果描述了反應(yīng)器的絕對存量和作用在容納該存量的反應(yīng)器的軸上的Y徑向力的關(guān)系。該關(guān)系可用來監(jiān)測和控制該反應(yīng)器內(nèi)的存量。
因此本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明能有廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明的其它許多未在此描述的實施例和變種，即變型、改進和等同替換可以從本發(fā)明和前述的說明中明顯或合理推出，而不背離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。因此，雖然在此已經(jīng)對最佳實施例詳細描述了本發(fā)明，但可以理解這只是本發(fā)明的說明和舉例，其目的僅是對發(fā)明提供完整和能夠?qū)嵤┑墓_。上述公開不意味著或者被認為是對本發(fā)明的限制，相反，可以包括其它實施例、改進、變型、修改和等同替換，本發(fā)明僅受下面的權(quán)利要求書及其等同內(nèi)容的限制。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控容器中流體絕對存量的方法，該容器具有至少一個攪拌器，該攪拌器帶有一個在基本水平方向上延伸的轉(zhuǎn)軸，其中有沿相對于所述軸的垂直方向作用在攪拌器上的合力，以及容器的絕對存量和沿垂直方向作用在攪拌器上的力之間存在的一種關(guān)系，該方法包括a)獲得容器內(nèi)絕對存量和沿垂直方向作用在攪拌器上的合力之間的關(guān)系，b)測量垂直方向作用在攪拌器上的合力，和c)利用測量到的合力值以及已知的容器內(nèi)的絕對存量和合力值之間的關(guān)系確定容器內(nèi)的絕對存量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器具有連續(xù)流體輸入和連續(xù)流體輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體是聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚合物從下列一組物質(zhì)中選擇聚脂、共聚多脂、多芳基化合物、共聚多芳基化合物、聚酰胺和共聚酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器有一個有效運行容積，容器內(nèi)的流體占容器有效運行容積的10-70％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述容器內(nèi)的流體量是容器的有效運行容積的50％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器是反應(yīng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器有兩個轉(zhuǎn)軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述該兩個轉(zhuǎn)軸反向轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲得容器內(nèi)絕對存量與在垂直方向作用在所述容器的攪拌器上的合力之間的關(guān)系的步驟包括a1)在一組運行參數(shù)和在第一流體存量下，測量沿基本垂直方向作用在攪拌器上的合力，以產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)點，a2)在所述一組運行參數(shù)和在至少第二流體存量下，測量沿基本垂直方向作用在攪拌器上的合力，以產(chǎn)生至少一個第二數(shù)據(jù)點，和a3)使這些數(shù)據(jù)點有相互關(guān)系，以建立容器內(nèi)流體的絕對存量和沿基本垂直方向作用在攪拌器上的力之間的一種關(guān)系。
11.一種監(jiān)測和控制容器中流體的絕對存量的方法，該容器有至少一個攪拌器，該攪拌器帶有一個在基本水平方向上延伸的轉(zhuǎn)軸，其中有沿相對于所述軸的垂直方向上作用在攪拌器上的合力，以及容器的絕對存量和沿垂直方向作用在攪拌器上的力之間存在的一種關(guān)系，該方法包括a)獲得容器內(nèi)絕對存量和沿垂直方向作用在容器的攪拌器上的合力之間的關(guān)系，b)測量沿垂直方向作用在攪拌器上的合力，c)利用測量到的合力值以及已知的容器內(nèi)的絕對存量和合力值之間的關(guān)系確定容器內(nèi)的存量值，和d)在對應(yīng)于相關(guān)的目標存量值的被測量的合力下，調(diào)節(jié)一組運行參數(shù)的設(shè)定值以獲得沿垂直方向作用在攪拌器上恒定的合力，從而達到容器內(nèi)的目標絕對存量值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述容器具有連續(xù)流體輸入和連續(xù)流體輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述流體是聚合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述聚合物從下列一組物質(zhì)中選擇聚脂、共聚多脂、多芳基化合物、共聚多芳基化合物、聚酰胺和共聚酰胺。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述容器有一個有效運行容積，容器內(nèi)的流體占容器有效運行容積的10-70％。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述容器內(nèi)的流體量是容器的有效運行容積的50％。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述容器是反應(yīng)器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器有兩個轉(zhuǎn)軸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述該兩個轉(zhuǎn)軸反向轉(zhuǎn)動。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述獲得容器內(nèi)絕對存量與作用在容器的攪拌器上的垂直方向的合力之間的關(guān)系的步驟包括a1)在一組運行參數(shù)和在第一流體存量下，測量沿基本垂直方向上作用在攪拌器上的合力，以產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)點，a2)在所述一組運行參數(shù)和在至少第二流體存量下，測量沿基本垂直方向上作用在攪拌器上的合力，以產(chǎn)生至少一個第二數(shù)據(jù)點，和a3)使這些數(shù)據(jù)點有相互關(guān)系，以建立容器內(nèi)流體的絕對存量和沿基本垂直方向作用在攪拌器上的力之間的一種關(guān)系。
21.一種用來測量容器的流體存量的裝置，其中容器具有至少一個攪拌器，該攪拌器帶有一個在基本水平方向上延伸的轉(zhuǎn)軸，該裝置包括用來測量在垂直方向上作用在攪拌器上的力的測力裝置，該垂直方向相對于攪拌器的軸是徑向；和用來以絕對存量值的形式表達該測得的力的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，該測力裝置是安裝在至少一個攪拌器的軸上的傳感器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，該傳感器裝在容器外部的至少一個攪拌器的軸上。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，傳感器裝在容器內(nèi)部的至少一個攪拌器的軸上。
全文摘要
一種用來監(jiān)控和任意控制容器內(nèi)的動力流體的絕對存量的方法和裝置,該容器有至少一個攪拌器,攪拌器帶有一個在基本水平方向上延伸的轉(zhuǎn)軸,其中沿相對于軸的垂直方向上有作用在攪拌器上的合力,容器的絕對存量和作用在攪拌器上的垂直方向上的力之間存在一種關(guān)系。該方法包括確定絕對存量和合力之間的關(guān)系,測量該合力,由此確定容器內(nèi)的相關(guān)的絕對存量。然后該被確定的絕對存量值可以作為一個控制變量,用來控制容器內(nèi)的絕對存量。
文檔編號B29B7/72GK1354358SQ0112573
公開日2002年6月19日 申請日期2001年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月21日
發(fā)明者戈登·肖, W·J·斯提克里澤, 辛西婭·布路姆 申請人:艾特華技術(shù)有限公司