DD290953A5 - Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen feuchtemessung von keramischen schuettguetern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Feuchtemessung von keramischen Schuettguetern. Sie ist fuer die Kaolinrohstoffproduktion und in der Feinkeramik anpaszbar. Ein Formungssystem bringt das Meszgut aus dem fallenden Massestrom in einen definierten Zustand und foerdert dieses stetig an einer Meszstelle vorbei. Es wurde gefunden, dasz ein Mikrowellenleitungssystem, bestehend aus SHF-Generator, gelochter Hohlleitung als Meszfuehler und Detektor mit Kurzschluszschieber, ausreicht, im Anwendungsgebiet feuchteabhaengige Meszwerte zu gewinnen. Erfindungsgemaesz wird dies realisiert, indem das System abgeglichen ist, an geoeffneter Stelle in Wechselwirkung mit dem Meszgut kommt und die Vorrichtung funktionellen geometrischen Abmessungen entspricht. Der Meszfuehler liegt an einem Kunststoffrohr an, in dessen Innenraum das Meszgut gegenueber dem Mikrowellenbauelement beruehrungslos vorbei stroemt. Das Mikrowellenleitungssystem ist thermisch stabilisiert, wodurch gute Meszbedingungen vorliegen. Die gewandelten Mikrowellen werden einer rechnergestuetzten Meszwertverarbeitungseinheit zugeleitet und als bewertete Meszsignale zur Anzeige gebracht.{Verfahren; Feuchtemessung; Wechselwirkung; Schuettgueter; Kaolinrohstoffproduktion; Feinkeramik; Vorrichtung; Formungssystem; Mikrowellenleitungssystem; SHF-Generator; Hohlleitung; Detektor; Kurzschluszschieber; Meszfuehler; Meszwertverarbeitungseinheit}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Anwendung der kontinuierlichen Feuchtemessung in der Kaolinpi oduktion und Feinkeramik unter der Bedingung, daß da.« zu messende Material als Schüttgut vorliegt und sich im fallenden Massenstrom befindet z. B. an Stetigfördererübtirgabestellen.

Darlegung des bekannten Standes der Technik

In der DE-OS 3317 200A1 wird ein Verfahren und die Einrichtung zur Messung von Schüttgütern wie feinkörnige Kohle, Erze, Sande beschrieben. Danach ist eine Leitung mit Mikrowellengenerator, Einwegleitung, Antenne, Mikrowellenverzweigung und Detektor so geschaltet, daß damit Materialfeuchten der genannten Stoffe meßbar sind. Die Antenne wird in das zu messende feuchte Schüttgut eingeführt. Bei einer Änderung der Feuchte der Antennenumgebung wird ein Teil der von der Antenne abgestrahlten Energie in die Leitung reflektiert und von einem Detektor gemessen. Mangelhaft ist, daß für grobkörnige keramische Schüttgüter, wie sie in der keramischen Industrie häufig vorkommen, dieses Verfahren infolge des Einflusses der Reglaigh-Streuung zu ungenauen Ergebnissen führt und darüber hinaus die Anwendung kostenintensiver Mikrowellenschaltbauteile wie Einwegleitung und Mikrowellenverzweigung erfordert.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die Feuchte keramischer Schuttgüter und ähnliche Rohstoffe berührungslos zu messen und mit einem kostensparenden Minimalbauteileinsatz den technischen Aufwand deutlich zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die Vorrichtung zur Feuchtemessung mittels Mikrowellen so zu modifizieren, daß Störungen verursachende physikalische Parameteränderungen im Meßgut sowie Korngrößen größer 8 mm nicht auftreten und eine Vorrichtung zum Mikrowellenteil so auszubilden, daß die Meßwerterfassung berührungslos erfolgt und gegenüber bekannten Schaltungen mit einem kostensparenden Minimalbauteileinsatz auskommt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabo dadurch gelöst, daß ein Formungssystem die Meßgutmenge aufbereitet. Die Mikrowellenschaltung setzt sich erfindungsgemäß aus einem SHF-Generator mit Wasserkühler, ein Stück Hohlleiter mit Lochdurchbruch in der Breitseite, einen Detektor mit Thermostat und einem induktiven Kurzschlußschiiber zusammen und bildet in der Gesamtheit den Mikrowellenmeßkanal.

Der SHF-Generator ist die Quelle der Mikrowellenausbreitung. Die Arbeitsfrequenz liegt im X-Band und wird von der Fertigungsgenauigkeit des Resonatorraumes bestimmt. In der Hohlleitung, an deren breitseitiger Öffnung die Mikrowellen mit dem zu messenden Material in Wechselwirkung trete.ί, laufen diese über den Detektor zum Kurzschlußschieber, an dessen Kurzschlußebene sie reflektiert werden und als rücklaufende Welle wieder den SHF-Generator erreichen. Dieses Syntem befindet sich in gewisser Weise in Resonanz. Die Messung erfolgt, indem das Meßgut in die Nähe der Hohlleiteröffnung im erfindungsgemäß definierten Abstand gebracht wird, wo sich die Systemresonanzgüte feuchteabhängig verändert. Die

Hohlleiteröffnung ist mit einer die Mikrowellen durchlassenden Folie abgedichtet. Die Eindringtiefe der Mikrowellen in das Meßgut ist feuchteabhängig und beträgt max. einige Millimeter. Im Detektor werden die Mikrowellen gleichgerichtet und als Spannungssignal an eine dem Stand der Technik entsprechende Meßwertverarbeiturgseinheit geleitet, welche die bewerteten Meßsignale anzeigt. Der Mikrowellenmeßkanal ist erfindungsgemäß so dimensionie, t, daß ein Mikrowellenleitungssystem besteht, mit dessen Hilfe Materialfeuchten bestimmbar sind, weil der den SHF-Generator verbindende Halbleiter ein mit spezifischem Durchmesser gebohrtes Loch aufweist, welches an bestimmter Stelle sitzt und in dieser Form als Feuchtefühler wirkt. An diesem Bauteil strömt zwangsgeführt in olnem Kunststoffrohr das feuchte Meßgut vorbei, welches mit Hilfe dem Stand der Technik entsprechenden Aggregaten in den definierten Zustand geformt worden ist. Die Berührung des Meßgutes ist dabei nicht gegeben. Die Vorrichtung zur Feuchtemessung wird erfindungsgemäß thermisch stabilisiert, so daß die in bekannten Schaltungen mit hohem Aufwand automatisch geregelten Dämpfungssteiler entfallen und Eigenerwärmungen sowie Umgebungstemperaturverhältnisse weitgehend die Messung nicht störend beeinflussen können. Eifindungsgomäß wird beim Feuchtemeßverfahren mit Hilfe der Kurzschlußschieber der Leitungswellenwiderstand bei Vorhandensein von trockenem Meßgut auf das Minimum eingestellt, so daß das System in die Lage versetzt wird, bei einer Änderung der Feuchte in der Lochumgebung des Feuchtefühlers, verbunden mit stärker werdenden Streufeldreflektionen und folglich dem Anstieg des Leitungsweilenwiderstandes die in Erscheinung tretende Auswirkung dieser Systemstörung von einem Detektor zu erfassen.

Die erfinderische Vorrichtung zur Feuchtemessung wird für den Meßbereich 0,5-37% Feuchtesatz ausgelegt und erhält eine gewandelte verwertbare Signalspanne von ca. 1,5 Volt.

Bei dem Verfahren werden erfindungsgemäß die erforderlichen annähernd konstanten physikalischen Eigenschaften wie Dichte, Homogenität, Körnung garantiert und der Störstelleneffekt im Mikrowellenleitungssystem zur Meßwertgewinnung ausgenutzt. Das erfindungsgemäße Feuchtemeßverfahren wird so kalibriert, daß die im Labor bestimmten Meßgutfeuchten mit den Größen der Systemstörungen korrelieren, so daß auf in bekannten Schaltungen zum Zweck der Signalentkopplung eingebundene Mikrowellenbauteile wie Einwegleitung und Mikrowellenvet teiler verzichtet werden kann.

Ausführungsbeispiel Fig. 1: Mikrowellenmeßkanal

Die Mikrowellen werden im SHF-Generator 1 erzeugt und über Flanschkupplung 9 zum Meßfühler 2 geleitet. Dieser enthält an genau dimensionierter Stelle ein dem Meßbereich angepaßtes Hohlleiterloch, weiches an dem Meßrohr 5 anliegt. Die Wanddicke des Meßrohres 5 ist an diesem Punkt als Entfernung Meßfühler 2 - Meßgut β so bemessen, daß die feuchteabhängige Wechselwirkung der Mikrowellen mit dem Meßgut 6 funktionsentscheidend gesichert wird. Der zweite Anschluß des Meßfühlers 2 ist mit dem Detektor 3 verbunden, der die zustandsabhängige Mikrowellenfeldstärke dort in ein Spannungssignal wandelt, welches über einen Koaxialkahelanschluß 10 einer Meßwertverarbeitungseinheit zugeführt wird. Der Detektor 3 ist mit dem Kurzschlußschieber 4 gekoppelt, der den Abgleich des Leitungswellenwiderstandes bei Wechselwirkung mit trockenem Meßgut ermöglicht. Konkret ist ein induktiver Kurzschlußschieber Bestandteil des Mikrowellenmeßkanals, da nur damit die vorteilhafte Signalspanne zu erreichen ist. Das aktive elektronische Bauelement 11 des Detektors 3 befindet sich im funktionsbedingten Abstand zum Hohlleiterloch des Meßfühlers 2 und wird mit Hilfe des Thermostates 8 auf 35°C konstant gehalten. Die im Wasserkühler 7, der Bestandteil eines geschlossenen Kühlwasserkreislaufes ist anfallende Wärme, wird an die Umgebung abgeleitet. Diese einfache technische Lösung verhindert den Temperatureinfluß am SHF-Generator in weiten Grenzen und darüber hinaus auf das Gesamtsystem.

Claims (4)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Feuchtemessung von keramischen Schüttgütern, insbesondere feuchtes Kaolin und ähnliche Rohstofffe mittels Mikrowellenleitungssystem, gekennzeichnet dadurch, daß dieses durch Einstellung eines minimalen Leitungswellenwiderstandes bei mit an einer Systemöffnung in Wechselwirkung gebrachten trockenem Meßgut in einen Ausgangszustand versetzt wird und das damit jedes weitere an dieselbe Stelle geleitetes feuchtes Meßgut eine Systemstörung bewirkt, dessen energetische Veränderung von einem Detektor gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Folge einer den gesamten Meßbereich umfassenden Kalibrierung die Meßgutfeuchten mit den Größen der Systemstörungen korrelieren und die ermittelten Kennlinien unter Anwendung mathematischer Modelle in einer rechnergestützten Gerätekonfiguration verarbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßgutmenge als ein mit physikalisch konstanten Eigenschaften aufbereiteter Stoff an der Meßstelle kontinuierlich vorbeigeleitet wird.

4. Vorrichtung zur kontinuierlichen Feuchtemessung von keramischen Schüttgütern, gekennzeichnet dadurch, daß ein wassergekühlter SHF-Generator mit einer Frequenz im X-Band an eine Hohlleitung geschlossen ist, an dessen breitseitige Lochöffnung ein Kunststoffrohr anliegt, durch welches das zur Messung vorbereitete Gut gefördert wird, wobei die zweite Seite der Hohlleitung mit dem thermostatisierten Detektor und darüber hinaus einem induktiven Kurzschlußschieber verbunden ist.