[发明专利]通过径向力的测量对绝对存量的控制

说明书

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。