DD156400A1

DD156400A1 - MEASURING THE MOISTURE CONTENT OF FINE-COATED OR PULVERIZED DIELECTRIC MATERIALS

Info

Publication number: DD156400A1
Application number: DD22768581A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Poppei; Albrecht Krauss; Axel Seifert; Hermann Kuelper
Original assignee: Gerhard Poppei; Albrecht Krauss; Axel Seifert; Hermann Kuelper
Priority date: 1981-02-18
Filing date: 1981-02-18
Publication date: 1982-08-18

Abstract

Das vorgeschlagene Verfahren und das dafuer entwickelte Messgeraet dienen der Feuchtemessung wasseraufnehmender pulverfoermiger, granulierter Stoffe und Stoffgemische, wie beispielsweise Chemikalien, Bau- und Erdstoffen, Erzeugnissen und Grundstoffen der Land- und Nahrungsgueterwirtschaft, Pharmaka sowie sonstigen Industrierohstoffen. Das Ziel der Erfindung liegt in der Sofortbestimmung des Feuchtegehaltes an entnommenen Proben bzw. direkt an einer Ladung. Die Messung des Feuchtegehaltes erfolgt nach dem Prinzip der sich veraenderten Dielektrizitaetskonstante in Abhaengigkeit des Feuchtegehaltes, indem der zu messende Stoff zwischen den Feldplatten eines Kondensators gebracht wird und von dessen Streufeld mit einer Oszillatorfrequenz im Bereich zwischen 1 MHz und 500 MHz durchdrungen wird.The proposed method and the measuring device developed for it are used for the moisture measurement of water-absorbent pulverulent granulated substances and mixtures of substances such as chemicals, construction and earth materials, products and raw materials of the agriculture and food industry, pharmaceuticals and other industrial raw materials. The aim of the invention lies in the immediate determination of the moisture content of samples taken or directly on a charge. The moisture content is measured according to the principle of the changed dielectric constant as a function of the moisture content, by bringing the substance to be measured between the field plates of a capacitor and penetrating its stray field with an oscillator frequency in the range between 1 MHz and 500 MHz.

Description

Anmelderapplicants

Роррѳі, Gerhard, Prof. Dr· habil., Wismar Krauß, Albrecht, Dr.-Ing., Wismar Seifert, Axel, Wismar tjKülper, Hermann, Dipl.-Ing.-ök., WismarРоррѳі, Gerhard, Prof. Dr. habil., Wismar Krauss, Albrecht, Dr.-Ing., Wismar Seifert, Axel, Wismar tjKülper, Hermann, Dipl.-Ing.-ök., Wismar

ZustellungsbevollmächtigterRegistered Agent

Ingenieurhochschule Wismar, Büro für Neuererbewegung und SchutzreohteEngineering College Wismar, office for reorganization and protective rehab

Titel der ErfindungTitle of the invention

Messung des Feuchtegehaltes feinkörniger oder pulverisierter dielektrischer StoffeMeasurement of the moisture content of fine-grained or pulverized dielectric substances

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Das vorgeschlagene Verfahren und das dafür entwickelte Meßgerät dient der Feuchtemessung wasseraufnehmender pulverförmiger, feinkörniger bzw. granulierter Stoffe und Stoffgemische ·The proposed method and the measuring device developed therefor are used for the moisture measurement of water-absorbent powdery, fine-grained or granulated substances and substance mixtures.

Es ist geeignet zur Sofortbestimmung des Feuchtegehaltes dielektrisoher Substanzen, wie beispielsweise Chemikalien, Bau- und Erdstoffen, Erzeugnissen und Grundstoffen der land- und Nahrungsgtiterwirtschaft, Pharmaka sowie sonstigen Industrierohstoffen.It is suitable for the immediate determination of the moisture content of dielectrical substances, such as chemicals, construction materials and materials, products and raw materials of the agri-food industry, pharmaceuticals and other industrial raw materials.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Das im Wirtschaftspatent Nr · 143 114 vorgeschlagene Verfahren zur'Feuchtemessung an dielektrischen Stoffen beruht auf der Benutzung eines Streufeldkondensators mit zwei in einer Ebene fliegenden Elektroden, die als ein parallel liegendes ebenes Plattenpaar ausgebildet sind. Sas Verfahren ist vernehmlich zur Feuchtebestimmung im oberfläohennahen Bereich von Baukonstruktionen, Wänden und Werkstoffen geeignet, die eine ebene, glatte Oberfläche von mindestens 500 Quadratzentimetern als Auflagefläche des Geräts aufweisen· Es beschränkt sich demnach auf die oberfläohennahe Feuchtebestimmung an großen, fläohenhaft vorliegenden Festkörpern mit glatter Oberfläche.Characteristic of the Known Technical Solutions: The method proposed in commercial patent No. 143 114 for measuring the moisture content of dielectric substances is based on the use of a stray field capacitor with two electrodes flying in a plane, which are designed as a parallel plane pair of plates. Sas method is well suited for the determination of moisture in the near-surface area of building structures, walls and materials, which have a flat, smooth surface of at least 500 square centimeters as a support surface of the device · It is therefore limited to near-surface moisture determination of large, flat-present solids with a smooth surface ,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung liegt in der Entwicklung modifizierter Meßgeräte zur. Sofortbestimmung des Feuchtegehaltes dielektrischer Stoffe in Pulver- und Granulatform (fließende Schüttgüter)The aim of the invention lies in the development of modified measuring devices for. Immediate determination of the moisture content of dielectric substances in powder and granular form (flowing bulk solids)

a) mit aus einer Menge entnommener Proben unda) with a number of samples taken and

b) ohne Probenentnahme an einer Ladung selbst.b) without sampling on a load itself.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe ermöglicht sich die Ausführung folgender Arbeiten:With the inventive solution of the task, the execution of the following works:

- Ermittlung der Massen- bzw· Volumenfeuohte an den untersuchten Stoffen,- determination of mass and volume flows of the substances investigated,

25- Verfolgung von Durohfeuohtungs- bzw· Austrooknungsprozessen duroh zeitlich aufeinanderfolgende Messungen,25- Tracking of Durohfeuohtungs- or · Austrooknungsprozuhr duroh temporal successive measurements,

- vergleichende Feuchtebestimmung an unterschiedlichen Chargen eines Stoffes,- comparative moisture determination on different batches of a substance,

- Ermittlung von Fremdstoffbeimengungen bei konstantem Feuoh-30 tegehalt duroh Vergleich der relativen DK-Zahlen für Aufgaben der.Güte- bzw· Warenkontrolle,- Determination of impurities at constant Feuoh content by comparison of the relative DK figures for quality control and / or product control tasks;

- Aufstellung von Feuohteprofllen für nässebefallenes Mauerwerk duroh Feuchtebestimmung an Bohrmehlproben aus unterschiedlichen Bohrlochtiefen (eine Untersuchung, dieDetermination of moisture profiles for wet - logged masonry by moisture determination of drill dust samples from different drill hole depths (a study,

35 bisher nur auf umständliche und zeitaufwendige gravimetrisch« INftse möglich war),35 so far only on cumbersome and time-consuming gravimetric "Inftse was possible),

wobei gegenüber den auch mit anderen Verfahren der PeuchtebeStimmung ausführbaren Arbeiten wesentliche Verbesserungen .eintreten:significant improvements can be made compared to the work which can also be carried out with other methods of determination of the dykes:

- Sofortauswertung aller Einzelmessungen direkt am Meßort, 5- Fortfall aller Meßguttransporte,- Immediate evaluation of all individual measurements directly at the measuring location, - 5 omission of all Meßguttransporte,

- Einsparung des beim gravimetrisehen Verfahren erforderlichen Energieaufwands zur Austrocknung des Meßguts,Saving of the energy required for the gravimetric process to dry out the material to be measured,

- Einsparung von Laborpersonal- Saving laboratory staff

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

10Die relative Dielektrizitätskonstante - "DK-Zahl" - der zu untersuchenden Stoffe wird in hohem Maße duroh das in ihnen enthaltene Wasser beeinflußt. Im trockenen Zustand hat jeder Stoff eine für ihn spezifisohe, konstante DK-Zahl. Die bei einer Wasseraufnahme eintretende Veränderung der DK-Zahl hat10The relative dielectric constant - "DK number" - of the substances to be investigated is greatly influenced by the water they contain. When dry, each substance has a specific DK constant number. The change occurring in a water absorption of the DK number has

15ihre Ursaohe darin, daß die dann meßbare DK-Zahl aus derjenigen der trockenen Substanz und derjenigen des darin enthaltenen Wasseranteils stammenden additiv zusammengesetzt ist. Während die meisten dielektrischen Stoffe DK-Zahlen im BereichIn this respect, their reason is that the measurable DK number is composed of an additive of those of the dry substance and that of the water content contained therein. While most dielectric substances have DK numbers in the range

haben, liegt die DK-Zahl des rein.en Wassers bei einem sehr hohen Wert von etwa 80, so daß schon kleine Wasseranteile einen erheblichen Einfluß im Sinne einer Erhöhung der DK-Zahl bewirken· Auf der Ausnutzung dieses Sachverhalts beruht die 25Physikalisohe Grundlage des vorgeschlagenen Meßverfahrens (siehe WP 143 114)The DK number of pure water is at a very high value of about 80, so that even small proportions of water have a significant influence in terms of an increase in the DK number. The exploitation of this fact is based on the hypothesis of the proposed proposal Measuring method (see WP 143 114)

Die Meßordnung besteht aus den Baugruppen The measuring order consists of the modules

- Stromversorgung,- power supply,

- Oszillatorstufe,- oscillator stage,

30- Treiber und Verstärkerstufe,30 driver and amplifier stage,

- Meßsohaltung (Spannungsteiler bzw. Brüokensohaltung),- Meßsahaltung (voltage divider or Brüokensohaltung),

- Anzeigeinstrument,- indicating instrument,

- a) Meßkammer zur Aufnahme der Probe des Meßgutes b) Meßsonde- a) measuring chamber for receiving the sample of the material to be measured b) measuring probe

In der Meßkammer sowie auoh in der Meßsonde sind Plattenkondensatoren angeordnet. Die Feldplatten des Kondensators sind einander gegenüberstehend angeordnet. Sie sohließen dadurch ein geometrisch eindeutig fixiertes Meßvolumen ein. Die Anordnung der Feldplatten bestimmt die Form der Meßkammer bzw. der Meßsonde· Die Feldplatten können eben sein und sioh parallel gegenüberstehen, sie können jedoch auch gekrümmt sein« Die Form der Meßkammer und auch der Sonde ist dem Meßgut angepaßt* Die Probenmenge entspricht dem Volumen zwischen denIn the measuring chamber and auoh in the probe plate capacitors are arranged. The field plates of the capacitor are arranged opposite to each other. You thus enter a geometrically clearly fixed measurement volume. The arrangement of the field plates determines the shape of the measuring chamber or the measuring probe. The field plates can be flat and parallel to each other, but they can also be curved. The shape of the measuring chamber and also of the probe is adapted to the material to be measured the

10Feldplatten· Bei der Messung des Feuchtegehaltes von Proben ist die Form der Meßkammer der Form der zu verwendenden Proben· behälter, z.B. Polyäthylenbeutel, Kasten oder Reagenzglas angepaßt. Die Probenbehälter verhindern den direkten Kontakt des Meßgutes mit den Kondensatoren der Meßkammer· Dadurch wirddie Untersuchung auch von ohemisoh reagierenden und aggressiven Stoffen-möglich, soweit diese mit den Probebehältern verträglich sind· Das Meßkammer- bzw. Sondenvolumen muß vollständig mit Meßgut ausgefüllt sein, damit ein homogenes Kondensatorfeld erreicht wird.10Field Plates · When measuring the moisture content of samples, the shape of the measuring chamber is the shape of the sample containers to be used, e.g. Polyethylene bag, box or test tube adapted. The sample containers prevent the direct contact of the material under test with the capacitors of the measuring chamber. Thus, the examination of ohemisoh reacting and aggressive substances-as far as they are compatible with the sample containers-is possible. The measuring chamber or probe volume must be completely filled with material to be measured homogeneous condenser field is achieved.

20Die zur Durchsetzung des Meßgutes erforderliohe Sindringtiefe des elektrischen Kondensatorfeldes wird durch die im Patent WP 143 114 dargelegte Meßanordnung-garantiert. Grüße und Anordnung der Meßkammer und auch der Sonde erlauben es, in diohter zeitlicher Folge probenlos Feuohtemessungen an20The Sindringtiefe erforderliohe for enforcing the material to be measured of the electric capacitor field is guaranteed by the set forth in the patent WP 143 114 measuring arrangement. Greetings and arrangement of the measuring chamber and also the probe make it possible to carry out spontaneous fire measurements in succession of time

25den verschiedensten Substanzen durchzuführen.25different substances.

Die Empfindlichkeit des Meßgutes kann durch umschalten dem jeweils vorliegenden Anwendungsfall entsprechend vorgewählt werden· Das Gerät ist so eingerichtet, daß bei jeder Benutzung eine Zwangseiohung erfolgt, wobei der Einfluß der jeweilsThe sensitivity of the material to be measured can be selected accordingly by switching over to the respective application case. The device is set up so that a forced release takes place with each use, the influence of the respective

30herrschenden luftfeuohte weitgehend kompensiert wird·Zur direkten Ablesung der relativen Feuchtigkeit von Stoffen mit unterschiedlichem "DK-Wert" werden auswechselbare Skalen, die für den zu untersuchenden Stoff modifiziert sind, eingeschoben.For the direct reading of the relative humidity of substances with different "DK values" interchangeable scales, which are modified for the substance to be examined, are inserted.

Ausführungsbeispieleembodiments

Der elektronische Aufbau der Meßgeräte ist mit dem im Patent WP 143 114 dargestellten identisoh.The electronic structure of the measuring instruments is identical to that shown in the patent WP 143 114 identisoh.

Nachstehend sollen einige mögliche Anordnungen der Feldplatten 5der Kondensatoren gemäß der Meßkammer- bzw* Sondenform erläutert werden:Below, some possible arrangements of the field plates 5 of the capacitors according to the measuring chamber or * probe shape will be explained:

a) Meßkammer (Figur 1 bis 8)a) measuring chamber (FIGS. 1 to 8)

1 Zwei einander gegenüber angeordnete Feldplatten in einer Meßkammer fUr Probenkästen1 Two field plates arranged opposite each other in a measuring chamber for sample boxes

10 2 Zwei einander gegenüber angeordnete einmal abgewinkelte Feldplat»ten in einer Meßkammer für Probenkästen10 2 Two once-angled field plates arranged opposite each other in a measuring chamber for sample boxes

3 Zwei einander gegenüber angeordnete zweimal abgewinkelte Feldplatten in einer Meßkammer für3 Two oppositely arranged twice angled field plates in a measuring chamber for

15Probenkästen15Probenkästen

4 Vier einander gegenüber angeordnete Feldplatten auf den vier Seiten einer Meßkammer für Probenkästen4 Four field plates arranged opposite each other on the four sides of a sample box measuring chamber

5 Vier einander gegenüber angeordnete Feldplatten auf zwei Seiten einer Meßkammer für Probenkästen5 Four oppositely arranged field plates on two sides of a sample box measuring chamber

20 6 Zwei kreisförmig gebogene einander gegenüber angeordnete Feldplatten einer Meßkammer für Probenrb'hrchen20 6 Two circularly curved, oppositely arranged field plates of a sample chamber measuring chamber

7 Vier kreisförmig gebogene einander gegenüber angeordnete Feldplatten einer Meßkammer für Probenröhrohen7 Four circularly curved field plates arranged opposite each other of a measuring chamber for sample boils

8 Zwei flaoh gebogene einander gegenüber angeordnete 25Feldplatten einer Meßkammer für Probenbeutel8 Two fl at curved plate plates arranged opposite each other in a sample bag measuring chamber

b) Meßsonde (Figur 9 und 10)b) measuring probe (FIGS. 9 and 10)

9 Meßsonde mit zwei einander gegenüber angeordnete Feldplatten (analog Figur 1)9 measuring probe with two field plates arranged opposite one another (analogous to FIG. 1)

10 Meßsonde mit zwei einander gegenüber kreisförmig 30gebogene Feldplatten (analog Figur 6)10 measuring probe with two field plates bent in opposite directions in a circle (analogous to FIG. 6)

Sie Meßkammerform ist der zweckmäßigen Form der Probenbehälter angepaßt. Form und Volumen stimmen annähernd überein. Die Meßsonden sind unten und oben offen und lassen sich so leicht in die Stoffmenge hineinstecken (z.'B. in Getreide).You Meßkammerform is adapted to the appropriate shape of the sample container. Shape and volume almost match. The probes are open at the bottom and at the top and can be easily inserted into the substance (eg in cereals).

Claims

Brfindungsanspruoh

1 · MeBBwag the moisture content of fine-grained or powdered dielectric materials according to the principle of sioh changing dielectric constant (DK number) depending on the moisture content daduroh characterized in that the ZVL measuring substance between the field plates of a capacitor and its stray field with an oscillator frequency in the range between 1 MHz and 300 MHz.

Measurement according to item 1, characterized in that samples of the substance to be measured are filled into containers (sample containers) and placed in a measuring chamber adapted to this container shape, the chamber walls of which consist partly or completely of field plaits arranged in opposition to one another.

Measurement according to item 1, characterized in that measuring probes, consisting of eich mutually opposed flat or curved field plates, which are at a fixed distance from one another, are introduced into the substance to be measured of greater quantity.