CN1172167C - 通过径向力的测量对绝对存量的控制 - Google Patents

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Abstract

一种用来监控和任意控制容器内的动力流体的绝对存量的方法和装置,该容器有至少一个搅拌器,搅拌器带有一个在基本水平方向上延伸的转轴,其中沿相对于轴的垂直方向上有作用在搅拌器上的合力,容器的绝对存量和作用在搅拌器上的垂直方向上的力之间存在一种关系。该方法包括确定绝对存量和合力之间的关系,测量该合力,由此确定容器内的相关的绝对存量。然后该被确定的绝对存量值可以作为一个控制变量,用来控制容器内的绝对存量。

Description

通过径向力的测量对绝对存量的控制
技术领域
本发明涉及一种监测和随意控制流体的绝对存量的方法,该流体尤其是一种在容器中的聚合体,更具体地是在这样的容器中:它有至少一个搅拌器,该搅拌器带一个在基本水平方向上延伸的转轴。本发明的方法包括测量从相对于所述轴基本垂直的方向上(即轴的径向方位)作用在搅拌器上的合力,使该合力和一个绝对存量值建立关系,并且根据该存量值任意控制流体的绝对存量。本发明还涉及一种装置,该装置测量沿相对于所述轴基本垂直的方向作用在搅拌器上的合力,该合力可以与一个绝对存量值关联。
背景技术
已经提出了各种测量流体特性的方法。这些方法例如包括,测量流体的粘度、弹性和流量的方法。Garritano在US4468953中公开了一种扭管装置,用来在线测量流体的粘度和弹性。
已经提出了各种测量容纳流体的容器的特性的方法。这些方法比如包括测量在反应器中的搅拌器或混合装置的搅拌能力。Kawamura等人在US4237261中公开了一种方法,可以自动连续地测量搅拌能力(电机的外部供给功率)或者在所有聚合反应器中的至少最后一个聚合反应器的搅拌轴的反作用力(搅拌聚合物的阻力),将特性粘度为0.25或更高的聚合物从该反应器中除去。在Kawamura的文件中,聚合过程由反应器中的真空度变化控制。聚合反应器中的真空根据搅拌能力或搅拌轴的反作用力的变化而改变,以便该搅拌能力或搅拌轴的反作用力维持在一个规定值,由此可以控制从聚合反应器除去的聚合物的聚合程度。
Algers在US5649449中公开了一种确定离心泵的当前或即时运行工况的方法和装置。在Algers的文件中,旋转泵叶片作用到叶片轴上的径向力是在最接近泵的外壳和叶片的支撑轴的轴承上测量得到的。预备操作或测试泵的运行时,在通过泵的不同液体容积流量下测量径向力,以便得到径向力和液体流量之间的关系。然后,在泵正常运行期间,在轴承处测量当前或即时径向力,而且将该测量值与先前得到的关系进行比较,通过鉴别泵的特性曲线上的点来精确确定泵的即时运行流动条件,该曲线确定泵的扬程和液体容积流量之间的关系,泵通常根据该曲线运行。在Algers的文件中,当泵空转时不能测量装置的力。另外,Algers未公开如何计量泵所属设备的存量,只公开如何测量通过泵的流量。
关于监测或控制反应器或容器中的流体存量的方法,计量泵或齿轮泵可被合并到向该反应器或容器进料或除去原料的装置中,而且可以作为控制经过反应器或容器的流量和反应器或容器内的存量的装置。但是,计量泵或齿轮泵,比如与聚合物反应器一起使用,其质量流量误差与速度有关,速度依赖于被泵送的聚合物的粘度和产生的压力,该压力防止仅将速度作为精确测量值或者在整个延长的连续运行时间的存量控制的关键参数。
聚合物反应器的常规存量监控方法包括推导有一假定密度的液柱以推导流体高度的压差测量装置、浮选或容积置换装置。也可以使用从原子核源吸收辐射的方法,其中根据辐射束的通道中的材料,辐射信号的衰减发生在探测器中。这种方法的精度取决于许多因素,包括对能源类型的选择、容器的构造、本底辐射强度和被测量的聚合物原料的类型。通常这些和其它常规存量监控方法给出一个关联值,该值表示只在测量的实际位置出现的原料,因此这样的装置不能测量出现在反应器或容器内的全部存量。
在连续聚合反应器的运行中,测量总的聚合物存量非常困难,在一个延长的时间内保持精确的存量则更加困难。因此,需要有精确的存量控制。
与聚合反应器的常规监控装置有关的另一个缺陷是需要将一个传感元件插入容器空间内部,从而需要穿透容器的外壳、外套、和壁面。当反应器有一个靠近壁面固定的搅拌器、当反应器有复杂的内部零件或者当反应器在反应空间内有大量金属时,如果可能的话,将传感器直接插入反应器中以及使用常规监控装置比如浮选装置、气泡管和原子核源就很难精确监控存量。另外,当反应器有搅拌器并与其它机械转动装置连接时,振动使这些系统控制存量不稳定,尤其是当使用重的传感器作为传感手段时尤为如此。
例如,在US5814282披露的反应器中,常规已知的测量装置不工作。由于轴及其所有组件都紧邻反应器的壁面,因此不允许插入元件。
在被控制的速度下运行的齿轮泵通常用来给反应器提供或取出聚合物,比如在US5814282中描述的那样。缺陷是用这种泵定量分配或取出原材料所存在的固有微小误差会引起绝对反应器存量的长期变化,这一点在提高反应器聚合物特性上是不能接收的。在设计的反应器甚至不允许使用进行相对存量测量的监控装置的地方,这一点尤为重要。
因此,需要一种监控和测量容器如反应器中的流体绝对存量的可靠方法,而且还需要一种控制容器如反应器中的流体绝对存量的方法。
本发明概述
本发明提供一种测量和任意控制容器中的动力流体的绝对存量的方法,尤其是一种有至少一个搅拌器的容器,该搅拌器带有一个在基本水平方向上延伸的转轴。通过利用和测量搅拌器的合力来控制容器内的绝对存量,该合力沿相对于搅拌器的轴基本垂直的方向作用在搅拌器上。
本发明的一个重要方面是揭示了容器的绝对存量和沿基本垂直方向作用在搅拌器上的力之间存在的关系,该力可以从容器外部测量并且用来控制长时间连续运行的容器存量。
因此,本发明的方法包括在一组运行参数下和在一个流体的绝对存量下,测量沿基本垂直方向作用在搅拌器上的合力,以产生一个数据点。为了产生一系列数据点,在多个绝对存量值下反复测量该合力。最好在将非存量的相关运行参数(温度、压力等)保持恒定的情况下测量该合力。利用一个测力仪器如应变仪传感器测力,该仪器以适当方式固定在搅拌器轴上,最好固定在容器空间的外部。使该系列数据点相互发生联系,以在容器的流体已知存量和沿基本垂直方向作用在搅拌器上的合力之间建立一种关系。然后将该沿基本垂直方向作用在搅拌器上的合力作为控制过程变量,根据建立的关系维持想得到的流体绝对存量。然后通过一系列控制环路函数来调节反应器和附属部件的运行参数,如齿轮计量泵的速度,以恒定保持与想得到的绝对存量对应的、沿基本垂直方向作用在搅拌器上的合力。
在本发明的一个最佳实施例中,流体是聚合物。具体地说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运行容积的10-70%。
在本发明的另一个实施例中,容器是一个尤其适合缩聚反应的反应器,其中,排出挥发组分,从低粘度的聚合材料生产出高粘度的聚合材料,并以液态形式保存在反应器内。在本发明的另一个实施例中,该反应器有两个转轴。在本发明的另一个实施例中,该两个轴反向转动。
本发明的一个优点是在任何时刻容器内的流体总绝对存量都是已知的。作为一个过程控制环路的输入,比如以反馈控制的形式输入,可以调节容器内的流体量,如果需要的话,提供一个沿基本垂直方向作用在搅拌器上的恒定的测量力,该力也保证容器内的绝对存量恒定。因此,该方法胜于传统监控方法的一个优点在于,与传统方法中仅仅知道某一固定点的流量相反,根据本发明总能知道在任何时刻容器内的流体绝对总量。
因此,本发明的一个重要目的是提供一种可靠的用来控制容器中比如反应器中流体的绝对存量的方法。
本发明的其它特征从下面联系附图的详细说明中变得明显。但是,可以理解,附图的目的仅为了说明而不限定发明,仅作为后面权利要求的参考。还应理解,附图不是按比例绘制的,除非另有说明,意图仅是概念性的说明在此描述的结构和步骤。
图面说明
图1是一个曲线图,描述了当所有其它反应器工艺条件、压力、搅拌速度、和温度保持不变时,沿基本Y-径向方向作用的力与优选反应器中期望的作为时间函数的绝对存量变化的趋势。
最佳实施例的说明
在本发明的方法中,主要在与容器中的流体存量有关的Y-径向方向上产生矢量力。本发明所用的“Y力”一词,是指在基本垂直方向上作用在容器内的搅拌器上的矢量合力。搅拌器上的Y力是沿相对于搅拌器轴的Y-径向方向上测量得到的。构成Y力的力包括,但不限于这些:搅拌器的重力、搅拌器上的流体重力、搅拌器在流体中旋转引起的水力反作用力,和流体的浮力。“搅拌器”一词,用于本发明时,是指一个机械部件,它有一个轴和至少一个从该轴径向延伸的元件,旋转时该元件能够向容器内的流体施加力。
本发明所用的“流体”一词,是指任何有流体行为特征的物质,包括液体、固体、和任何显示流体特征的液体和固体的混合物。本发明流体的粘度范围最好从20,000厘泊到6000,000厘泊。流体的粘度范围从40,000厘泊到4000,000厘泊更佳。本发明的优选流体包括聚合物,但不限于此。具体地说,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。“动力”一词是指运动或活动,并且用来表现流体特性。容器内的最佳流体存量的范围是容器的有效运行容积的10-70%。流体最好占容器有效运行容积的50%。“有效运行容积”一词是指容器内排除内部零件所占容积的容积,内部零件比如是搅拌器的轴和任何固定在该轴上的部件,比如混合或成膜装置。
本发明所用的“容器”一词包括,但不限于此,能够容纳流体的结构或设备部件。容器的例子包括但不限于挤压机、混合机、搅拌器和反应器。最佳的容器是聚合反应器,该容器有至少一个旋转轴,每个转轴上固定有一组混合装置。搅拌器轴的最佳转速决定于这些因素:比如使用的聚合物、聚合物引进反应器时的粘度、聚合物离开反应器时的粘度、和反应器的温度。转速通常在1-20转/分钟(rpm),最好是2-8rpm。如果轴多于一个,各轴最好都按同一速度旋转。根据本发明的最佳反应器是有两个反向旋转的轴的反应器。当轴反向转动时,最佳方向是搅拌器在转子中心线上彼此背离地转动,而不是在中心线上相向地转动。带两个反向转动的转轴的容器有一个优点:它真正地产生对存量有用的力,而不必考虑容器是空的还是装满的。本发明的容器还有至少一个测力仪器。本发明使用的“测力仪器”是指能够测量沿基本Y-径向方向作用在搅拌器上的力。最佳测力仪器是但不限于应变仪传感器。另外,可以使用一个单独的传感器仪器来测量施加的扭矩。在该最佳实施例中,应变仪传感器放在反应室的外部。
本发明方法中使用的最佳容器是Lohe等人在US5814282中公开的反应器,该专利在此作为参考。US5841282公开的反应器有一个基本水平的反应室,该反应室有至少一个用来导入低粘度聚合原料的入口和至少一个导出高粘度聚合物的出口。在反应器的反应室内,有两个转动的平行轴,其上固定有多个搅拌器和隔板。转动时两个轴上的搅拌器相互对合。反应器还包括一个挥发组分的出口。在该反应器中,各搅拌器之间和每个搅拌器边缘与反应器壁面之间的空隙很小。该缩聚反应器运行中产生的轴力响应聚合物存量差,在Y径向上响应最大。反应器的反向转轴收集留在反应器底部和附着在壁面上的聚合物,并将它送到两个搅拌器侧缘对合的中心处。
在本发明的最佳反应器中,容器的搅拌器由两个反向转轴组成,当它们转动进入流体池中时,侧缘象桨叶似的运动,产生一个反作用力。“浮力”一词,即流体中漂浮或上升的能力或趋势,可以用来解释搅拌器侧缘与反应器底部的流体接触时产生的反作用力。在本发明中,浮力可以归为动力,因为作用在受约束的搅拌器上的向上的力随存量的增加而增加。除浮力外,第二个Y合力分量来自轴上侧缘之间的压缩力。当搅拌器不转时这些力不存在,因为流体会绕桨叶边缘流动以到达其自然水平。
在实施本发明中,首先构造一个数据表,以便将一个特定反应器中的Y力值与不同存量值联系起来。为了产生需要的相关数据,将给定存量放进反应器中并在稳定状态条件下保持在反应器中。最好用计量泵建立初始存量。虽然计量泵不太精确是公知的,但是在初始数据收集期间相对有限的使用计量泵限制了泵误差对最终有关数据的影响,因为不允许超时积累泵误差。另外,在确定反应器的Y力和绝对存量之间关系期间,通过利用已知的输入原料总量和已知的输出原料总量进行质量平衡运算,便可测量反应器中的绝对存量。
一旦将初始存量装入容器中并且实现稳定状态条件,就可以测量和记录Y力值。当容器的恒定输入流量/流速等于恒定输出流量流速时,最好在容器运行期间进行初始Y力测量和随后的每一个Y力测量,从而使得在任何独立测量期间绝对存量不波动。
记录初始Y力值后,最好通过临时增加输入计量泵的流量将容器内的存量增加到第二存量值。然后监控第二存量值的Y力值直到该值达到不变为止,此刻测量和记录该值。Y力随加到容器中的存量立刻变化,因此,存量改变之后,很快就可以测量Y力。
按照相同方式,反复增加存量并记录Y力测量值,让增加的存量超过容器内预期希望利用的存量范围。同样,通过临时增加容器的流量到高于进料速率,将绝对存量从最高预期值降低到另一个想得到的低值,每个存量变化后,当容器内的系统达到稳态时可以确定另一个Y力。按照相同方式,反复减小存量并记录Y力测量值,让存量超过容器内预期希望利用的存量范围。然后不依赖于存量变化的方向,将绝对存量数据与Y力数据建立关系。
最好将绝对存量和Y力的关系转化为数学表达式以便以后用于计算机自动控制装置或电控装置中。可以理解,用普通已知的实验方法可以得出绝对存量与Y力的关系,数据测量之间存量变化的大小和方向对于本发明不重要。
对于特定容器,一旦得到绝对存量相对Y力的关系曲线,则可以根据Y力的测量值利用该关系控制容器内的绝对存量。例如,在给定容器中,容器内一个想得到的绝对存量值对应一个已知的预定Y力值,连续或周期地监控容器的Y力值,结果,如果Y力超出目标Y力值(即容器的运行参数)的预定范围,则相应调节用来向反应器或反应器系统供给或取走原料的设备,以调节容器内的绝对存量。电子控制装置基于输入的测量值调节存量是本领域的已知技术,可以根据这里公开的Y力资料,利用这种控制装置来控制容器存量。最好通过调节输入泵或输出泵的速度来调节容器内的存量。
现已揭示了作用在容纳有流体的容器内搅拌器上的Y力主要受容器内的存量的影响,可以利用该Y力的作用来确定容器内的流体绝对数量。其它流体特征的变量,比如温度、粘度、流量等等,可以使Y力与存量的关系有些畸变,尽管其它流体变量有任何变化,但是Y力与绝对存量之间的主要关系保持不变。因此,尽管在这些变量波动时仍可能建立一个基本的关系曲线,但最好是在恒定的温度、粘度等条件下产生Y力和绝对存量的关系曲线。
同样,可以简化使用Y力测量值以确定容器内的恒定或波动的存量。在不用Y力作为控制变量的容器或反应器系统中,可以利用与上述一样的关联方法,简化使用Y力来监控容器内的存量。
因此,对于某一有特定搅拌器的特定容器,一旦作出正确的关系曲线,就可以通过测量沿基本Y-径向作用在搅拌器轴上的力确定容器内的绝对存量,而不需要容器内的任何仪器。该Y力测量值可以用来连续或定期地监控容器内的存量,还可以用作控制变量,以维持想得到的容器绝对存量值。
测量、维持和控制容器内绝对存量的本发明的方法克服了由计量泵不精确引起的局限,以及容器内没有测量装置不能监控容器存量的缺陷。
示例1
首先在公知的恒定绝对存量下标绘出Y力,然后标出反应器内的存量增加时的Y力,最后标出恒定的最终绝对存量下的Y力,从而产生图1。通过在恒定的搅拌器速度下,改变输入泵和输出泵的质量流量来改变反应器的存量,这时记录下在基本Y径向作用在搅拌器上的力。在实验运行中,如实线所示,反应器内的总存量从反应器的有效运行容积的40%增加到50%,将搅拌器速度保持在4.0rpm不变。Y力随增加的存量逐渐增加。
图1示出,初始存量时的Y力是常数,Y力随容器存量的增加而增加,当达到最终存量值时测量到的Y力再次变为常数。因此,Y力显然随容器内的存量变化而变化。
示例2
使用有代表性的0.63 IV(固有粘度)的聚脂(PET)聚合物切片原料(chip feedstock)产品进行实验。在25℃下,在邻氯酚(orthochlorophend)中测量聚合物切片的溶液粘度,并据此计算IV。
US5814282中描述的反应器有两个反向转轴,配有适当的力变换传感器,该反应器用来进一步反应该低粘度的原料切片。该传感器能测量转轴上的Y-径向上的力。该传感器作为轴承支撑安装在其中一个轴的非驱动端。首先用常规真空干燥处理方法将用于每个实验的聚合物切片原料干燥,然后在有多个温度控制段的挤压机中熔融。一个由挤压机供料的输入齿轮计量泵与反应器连接,用来将熔融的聚合物原料泵入反应器中,一个将最终聚合物产品泵送出反应器的输出齿轮计量泵与反应器的出口喷嘴连接。聚合物在到达该输出泵之前,先经过一个换热器,用来将聚合物的温度提高到反应器想得到的供给温度。
该示例说明了聚合反应器内的存量和作用在反应器内的搅拌器的Y径向方向上的力之间的关系。该示例包含三十次试运行,其中根据三个输入变量测量作用在反应器搅拌器上的Y力:搅拌器的速度、反应器的生产量、和反应器内的总存量。
反应器内搅拌器速度在运行速度为1、2.5、4转/分钟之间变化。可以理解,为了确定绝对存量和Y-径向力测量值之间的相关性,在完成各实验之间的转换之后,保持每个实验中的所有工艺变量为常数。所有三十次实验是在几天的连续运行中完成的。
通过读取输入计量泵来测量反应器的每一次运行的生产量,该泵测量进入反应器的聚合物原料。反应器的产量(磅/小时)在75.0、112.5和150.0磅/小时之间变化。
反应器内的总绝对存量是作为反应器内有效运行容积的百分比进行计算的。在反应器内建立存量的开始值。然后相对于通过输入泵的熔融聚合物的质量流量、通过增加或减少通过输出泵的融化的聚合物质量流量来调节存量。为了确认反应器内的存量,每次运行之后,利用已知的运行中使用的聚合物给料量的总量和已知的排出反应器的总产量进行质量平衡计算。由于实验期间任何反应器中发生的缩聚反应的副产品通常少于反应器内的聚合物生产量重量的0.1%,因此不用对每次实验的质量平衡作副产品重量的修正。存量在有效反应器容积的30%、40%和50%之间变化。
三个变量(搅拌器速度、反应器生产量、总存量)中的任何一个改变而另外两个保持恒定,则导致Y力的改变。Y力依据主要变量即绝对存量的改变立刻改变。作为次要变量,搅拌器速度和生产量在每个单元之间变化,其对Y力的影响是次要的。确定这种次要影响可以更好地模拟这些变量之间的相互作用并提高对本发明应用的控制从而保持反应器内的绝对存量。
下面表1示出三十次运行的概括结果,其中“速度”是指搅拌器的转速,单位是转/分钟;“生产量”是指通过反应器的聚合物原料的吞吐量,单位是磅/小时;“存量”是指反应器内存量占反应器总有效容积的百分比;“Y”力是加在反应器搅拌器的轴上的沿Y-径向力的测量值;“平均”是对于示出的每一个反应器内的存量值,测量到的所有Y力的平均值。
表1
  存量(%)  速度(rpm)  生产量(Lbs/Hr)   “Y”力
    30     1.0      75.0     699
    30     4.0      75.0     633
    30     2.5      112.5     673
    30     1.0      150.0     663
    30     4.0      150.0     744
     平均     682
    40     2.5      75.0     745
    40     1.0      112.5     722
    40     2.5      112.5     731
    40     4.0      112.5     695
    40     2.5      150.0     872
     平均     753
    50     1.0      75.0     902
    50     4.0      75.0     1175
    50     2.5      112.5     949
    50     1.0      150.0     977
    50     4.0      150.0     1026
     平均     1006
表1概括出的试运行表明,尽管搅拌器速度或生产量的变化有影响,但是Y力的变化通常响应于反应器中的绝对存量的变化。
上面所示的实验结果描述了反应器的绝对存量和作用在容纳该存量的反应器的轴上的Y径向力的关系。该关系可用来监测和控制该反应器内的存量。
因此本领域的普通技术人员容易理解,本发明能有广泛的应用。本发明的其它许多未在此描述的实施例和变种,即变型、改进和等同替换可以从本发明和前述的说明中明显或合理推出,而不背离本发明的实质和范围。因此,虽然在此已经对最佳实施例详细描述了本发明,但可以理解这只是本发明的说明和举例,其目的仅是对发明提供完整和能够实施的公开。上述公开不意味着或者被认为是对本发明的限制,相反,可以包括其它实施例、改进、变型、修改和等同替换,本发明仅受下面的权利要求书及其等同内容的限制。

Claims (24)

1.一种监控容器中流体绝对存量的方法,该容器具有至少一个搅拌器,该搅拌器带有一个在水平方向上延伸的转轴,其中有沿相对于所述轴的垂直方向作用在搅拌器上的合力,以及容器的绝对存量和沿垂直方向作用在搅拌器上的力之间存在的一种关系,该方法包括:
a)获得容器内绝对存量和沿垂直方向作用在容器的搅拌器上的合力之间的关系,
b)测量沿垂直方向作用在搅拌器上的合力,和
c)利用测量到的合力值以及已知的容器内的绝对存量和合力值之间的关系确定容器内的绝对存量值。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获得容器内绝对存量与在垂直方向作用在所述容器的搅拌器上的合力之间的关系的步骤包括:
a1)在一组运行参数和在第一流体存量下,测量沿垂直方向作用在搅拌器上的合力,以产生第一数据点,
a2)在所述一组运行参数和在至少第二流体存量下,测量沿垂直方向作用在搅拌器上的合力,以产生至少一个第二数据点,和
a3)使这些数据点有相互关系,以建立容器内流体的绝对存量和沿垂直方向作用在搅拌器上的合力之间的一种关系。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述容器具有连续流体输入和连续流体输出。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述流体是聚合物。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述聚合物是从下列一组物质中选择的一种:聚酯、共聚多酯、多芳基化合物、共聚多芳基化合物、聚酰胺和共聚酰胺。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述容器有一个有效运行容积,容器内的流体占容器有效运行容积的10-70%。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述容器内的流体量是容器的有效运行容积的50%。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述容器是反应器。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述反应器有两个转轴。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述该两个转轴反向转动。
11.一种监测和控制容器中流体的绝对存量的方法,该容器有至少一个搅拌器,该搅拌器带有一个在水平方向上延伸的转轴,其中有沿相对于所述轴的垂直方向上作用在搅拌器上的合力,以及容器的绝对存量和沿垂直方向作用在搅拌器上的力之间存在的一种关系,该方法包括:
a)获得容器内绝对存量和沿垂直方向作用在容器的搅拌器上的合力之间的关系,
b)测量沿垂直方向作用在搅拌器上的合力,
c)利用测量到的合力值以及已知的容器内的绝对存量和合力值之间的关系确定容器内的存量值,和
d)在对应于相关的目标存量值的被测量的合力下,调节一组运行参数的设定值以获得沿垂直方向作用在搅拌器上恒定的合力,从而达到容器内的目标绝对存量值。
12 .根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述获得容器内绝对存量与作用在容器的搅拌器上的垂直方向的合力之间的关系的步骤包括:
a1)在一组运行参数和在第一流体存量下,测量沿垂直方向上作用在搅拌器上的合力,以产生第一数据点,
a2)在所述一组运行参数和在至少第二流体存量下,测量沿垂直方向上作用在搅拌器上的合力,以产生至少一个第二数据点,和
a3)使这些数据点有相互关系,以建立容器内流体的绝对存量和沿垂直方向作用在搅拌器上的合力之间的一种关系。
13.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述容器具有连续流体输入和连续流体输出。
14.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述流体是聚合物。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述聚合物是从下列一组物质中选择的一种:聚酯、共聚多酯、多芳基化合物、共聚多芳基化合物、聚酰胺和共聚酰胺。
16.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述容器有一个有效运行容积,容器内的流体占容器有效运行容积的10-70%。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述容器内的流体量是容器的有效运行容积的50%。
18.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述容器是反应器。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述反应器有两个转轴。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,所述该两个转轴反向转动。
21.一种用来测量容器的流体存量的装置,其中容器具有至少一个搅拌器,该搅拌器带有一个在水平方向上延伸的转轴,该装置包括:用来测量在垂直方向上作用在搅拌器上的力的测力装置,该垂直方向相对于搅拌器的轴是径向;和用来以绝对存量值的形式表达该测得的力的装置。
22.根据权利要求21所述的装置,其特征在于,该测力装置是安装在至少一个搅拌器的轴上的传感器。
23.根据权利要求22所述的装置,其特征在于,该传感器装在容器外部的至少一个搅拌器的轴上。
24.根据权利要求22所述的装置,其特征在于,传感器装在容器内部的至少一个搅拌器的轴上。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101075729B (zh) * 2006-05-17 2010-06-30 中兴电工机械股份有限公司 环保型气体绝缘组合电器
DE102009007643A1 (de) * 2009-02-05 2010-08-12 List Holding Ag Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung eines zähviskosen, pastösen Produktes
US20100223804A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-09 Flaherty John R Air modulating non-thermal dryer
CN102901598B (zh) * 2012-09-05 2015-04-08 江苏大学 一种离心泵瞬态水力径向力测量装置及其测量方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3575130A (en) * 1968-07-31 1971-04-13 Eastman Kodak Co Indicating mechanism
US3979022A (en) * 1972-06-28 1976-09-07 Xerox Corporation Monitoring device
US4157036A (en) * 1978-02-17 1979-06-05 Gilbert Kivenson Level sensor for stored fluids and particulate material
DE2843937A1 (de) * 1978-10-09 1980-04-24 Hoechst Ag Vorrichtung zur anzeige des unterschreitens einer bestimmten fuellhoehe des in einem behaelter befindlichen dosiergutes
US4250745A (en) 1979-05-07 1981-02-17 The Bendix Corporation High dynamic response mass rate fluid flow sensor
US4237261A (en) 1979-09-17 1980-12-02 Nippon Ester Co., Ltd. Process for continuously producing polyester and spun fiber
US4468953A (en) 1982-07-22 1984-09-04 Rheometrics, Inc. Viscosity and elasticity of a fluid
DE3321815A1 (de) * 1983-06-16 1984-12-20 Heinrich 6931 Zwingenberg Kübler Fuehler fuer schwerfaellig fliessende gueter
JPS62280621A (ja) * 1986-05-29 1987-12-05 Nippon Kokan Kk <Nkk> 海底資源採掘車における鉱石等のタンクレベル測定装置
DE8709970U1 (zh) * 1987-07-21 1987-10-15 Hageleit, Wolfgang, 6960 Osterburken, De
US5599507A (en) 1994-11-09 1997-02-04 Shaw; Gordon Reactor apparatus for preparing a polymeric material
SE516957C2 (sv) 1995-04-25 2002-03-26 Abs Pump Prod Ab Sätt att för en centrifugalpump bestämma momentens driftsförhållanden vad avser uppfordringshöjd och volymström genom att den resulterande radialkraften på pumphjulets axel uppmäts till storlek och riktning
DE19611343A1 (de) * 1996-03-22 1997-09-25 Guenter Christmann Meßeinrichtung
US5814282A (en) 1997-01-15 1998-09-29 Lohe; Hans High surface intermeshing profile reactor

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