DE10025902C2 - Feuchtemeßanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuchtemeßanordnung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist insbesondere zur Bestimmung des Restfeuchtegehaltes von Textilien, Papier oder speziellen Kunststofffolien, beispielsweise fotografischen Filmen, bestimmt.

Die Bestimmung der Restfeuchte von Textilien, Papier o. ä. flä­ chigem Material unter Nutzung ihrer Leitfähigkeit - auch be­ zeichnet als "konduktometrische Messung" - ist seit langem be­ kannt. Hierbei wird die logarithmische Abhängigkeit des elek­ trischen Widerstandes des flächigen Materials von seinem Feuch­ tegehalt, der weitgehend unabhängig von der Flächenmasse ist, genutzt. Es ist auch bekannt, als Meßelektroden hierfür Walzen oder Rollen zu nutzen, wobei der elektrische Widerstand zwi­ schen den Walzen bzw. Rollen eines Paares gemessen wird. Es kann sich hierbei um zwei Meßelektroden oder eine Meßelektrode und eine Führungswalze der Bahn handeln.

Weiterhin ist es - etwa aus der DD-A-97 751 - bekannt, die elektrostatische Aufladung zur Bestimmung des Feuchtegehaltes einer Flächenbahn zu nutzen.

Aus der DE-A-43 21 322 ist eine Feuchtemessung im unteren Restfeuchtebereich unter Einsatz einer über der Flächenbahn an­ geordneten Hochspannungs-Elektrode bekannt. Über diese Elektro­ de wird in der Bahn eine Ladungsspur influenziert, deren La­ dungsdichte als Funktion des elektrischen Widerstandes (und so­ mit des Feuchtegehaltes) mittels nachfolgend angeordneter Son­ den berührungslos gemessen wird.

Aus der DE-A-42 32 185 ist ein weiteres berührungsloses Meßver­ fahren bekannt, bei dem in einem lokalen Bereich der bewegten Flächenbahn ein elektrisches Feld erzeugt und die durch den feuchteabhängigen Gleichstromwiderstand der Bahn auf dieses Feld verursachte abschirmende Wirkung gemessen wird.

Die DT 728 195 offenbart einen Feuchtigkeitsmesser für bandför­ mige, sich stetig bewegende Güter. Dort wird die Bahn des Meß­ guts in ihrer ganzen Breite über eine Meßwalze geführt, die aus einem Trägerkörper, aufgeschobenen Naben und einem Isolierkör­ per besteht. Der Trägerkörper ist teilweise durchbohrt und nimmt an einem Ende eine Übertragungseinrichtung für den Meß­ strom, z. B. einen Schleifringträger auf. Auch die dortige Lehre geht auf das Prinzip der Durchführung von Leitfähigkeits- oder Kondensatormessungen zurück, um aus veränderten Werten Schluß­ folgerungen auf die Restfeuchte bandförmiger Güter, z. B. texti­ ler Materialien ziehen zu können.

Nach der Lehre gemäß US-PS 4,055,077 wird zur Feuchtebestimmung textiler Materialien eine Meßwalze eingesetzt, die in Berüh­ rungskontakt mit dem zu untersuchenden Gewebe steht. Die Meß­ walze weist eine sehr aufwendige Mäanderelektrodenanordnung auf.

Die zur Bestimmung der Feuchte verschiedener Materialien Anwen­ dung findende Meß- oder Kontaktwalze nach US-PS 2,653,298 be­ sitzt eine Umfangssegmentierung, um Strompfade zwischen den einzelnen Walzenabschnitten bilden zu können.

Die bekannten elektrischen Meßverfahren und -anordnungen zur Messung des Feuchtegehaltes von bewegten flächigen Materialbah­ nen haben sich mehr oder weniger gut bewährt, aber auch be­ stimmte Nachteile gezeigt. Speziell bei den gattungsgemäßen konduktometrischen Feuchtemeßanordnungen mit mehreren Meßwalzen haben sich Probleme durch unerwünschte Einwirkungen auf emp­ findliches Material (Streifigkeit) ergeben, und zudem sind die­ se Meßanordnungen im mechanischen und elektrischen Aufbau ver­ gleichsweise aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesser­ te Feuchtemeßanordnung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die insbesondere mit geringem Konstruktionsaufwand auskommt und grundsätzlich zur Messung sehr unterschiedlicher - auch beson­ ders niedriger - Restfeuchtegehalte ohne nachteilige Einflüsse auf empfindliches flächiges Material geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Feuchtemeßanordnung mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht davon aus, zur Feuchtemessung eine Walze mit einem Umfangsbereich vorzusehen, der voneinander isolierte leitfähige Bereiche aufweist. Steht eine solche Walze mit zwei durch einen isolierenden Bereich voneinander getrennten leitfä­ higen Abschnitten mit einem flächigen Material in Kontakt, so wird sich zwischen den leitfähigen Bereichen über das flächige Material ein Strompfad ausbilden, wenn an den leitfähigen Be­ reichen Stromanschlüsse vorgesehen sind und wenn der Isolati­ onswiderstand des in der Walze vorgesehenen isolierenden Berei­ ches wesentlich größer als derjenige des flächigen Materials selbst ist. Aus der gemessenen Stromstärke und der daraus er­ haltenen Leitfähigkeit kann dann in an sich bekannter Weise auf den Feuchtegehalt des flächigen Materials geschlossen werden.

In einer wegen ihrer Einfachheit und der besonders schonenden Behandlung des Meßgutes bevorzugten Ausführung wird eine ein­ zelne Meßwalze dieser Art eingesetzt, die eine mindestens der Breite der Materialbahn entsprechende Länge hat.

Erfindungsgemäß weist die Meßwalze ein Paar von zylinderseg­ mentförmigen leitfähigen Umfangsbereichen auf, die einen ein­ zelnen Feuchtemeßabschnitt bestimmten. Die Begrenzungskanten der leitfähigen Abschnitte verlaufen hierbei parallel zur Dreh­ achse der Walze.

In einer bevorzugten Ausführung, die eine kontinuierliche Strommessung und damit besonders einfache Auswertung des Meßsi­ gnals ermöglicht, ist eine Umschlingung der Meßwalze durch das flächige Material vorgesehen. Der Umschlingungswinkel ist in Abstimmung auf den Aufbau der Meßwalze zu wählen und liegt bei einer besonders einfach aus zwei annähernd halbzylindrischen leitfähigen Bereichen mit dazwischen liegenden dünnen Isolati­ onsstegen aufgebauten Meßwalze bei etwa 180°. Hier existiert bei jeder Walzenstellung ein Strompfad zwischen den leitfähigen Abschnitten über die Materialbahn.

Die elektrischen Anschlüsse der leitfähigen Umfangsbereiche sind bevorzugt als Schleifringkontakte mit voneinander isolier­ ten leitfähigen Ringen an mindestens einer der Stirnflächen der Meßwalze und jeweils einem zugeordneten Schleifkontakt, insbe­ sondere einer Kohlebürste, ausgeführt. Alternativ hierzu können bei einer über die Breite der Materialbahn hinaus entsprechend verlängerten Meßwalze die Stromzuführungen und -abgriffe auch auf der Walzenumfangsfläche vorgesehen sein.

Insgesamt besteht ein enger Zusammenhang zwischen der geometri­ schen Ausführung der Oberfläche der Meßwalze und der Auswer­ tungsschaltung für die Stromsignale sowie der Auslegung der An­ ordnung für bestimmte feuchte Bereiche des Meßgutes. Eine die Auswertung von Impulssignalen ermöglichende Auswertungsschal­ tung kann in vorteilhafter Weise mit einer Meßwalze und einer geometrischen Anordnung des flächigen Materials bezüglich der Meßwalze arbeiten, bei der ein kontinuierliches Stromsignal grundsätzlich nicht oder jedenfalls nicht unter allen Meßbedin­ gungen geliefert wird. So ist mit einer entsprechenden - für den Fachmann grundsätzlich ohne weiteres realisierbaren - Stromimpuls-Auswertungsschaltung neben einer Anordnung zur Mes­ sung niedriger Restfeuchtegehalte, bei der die Breite bzw. Win­ kelerstreckung der Isolationsabschnitte wesentlich kleiner als diejenige der leitfähigen Abschnitte ist, gegebenenfalls zur Messung höherer Feuchtegehalte auch eine Meßanordnung ausführ­ bar, bei der die Breite bzw. Winkelerstreckung der Isolations­ abschnitte in der gleichen Größenordnung wie die Breite bzw. Winkelerstreckung der leitfähigen Abschnitte liegt.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im üb­ rigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Prinzipskizze einer Feuchtemeßa­ nordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Er­ findung und

Fig. 2 eine Prinzipskizze (in perspektivischer Darstellung) der Meßwalze einer Feuchtemeßanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine Feuchtemeßanordnung 1 mit einer segmentierten Meßwalze 3, über die mit einem Umschlingungswinkel von etwas mehr als 180° mit Hilfe von zwei Hilfswalzen 5a, 5b eine Tex­ tilbahn 7 mit vorbestimmter Spannung geführt wird. Die Meßwalze 3 ist ohne eigenen Antrieb und wird durch die mit Spannung auf­ liegende Textilbahn 7 angetrieben.

Die Meßwalze 3 hat einen segmentierten Mantelbereich mit zwei annähernd halbzylindrischen leitfähigen Umfangsbereichen 3.1, 3.2 sowie zwei zwischen diesen liegenden schmalen, hochohmig isolierenden Stegen 3.3, 3.4. Auf der Stirnseite der Walze sind zwei konzentrische, gegeneinander isolierte Messingringe 3.5, 3.6 angebracht, die in der Walze mit den leitfähigen Umfangsbe­ reichen 3.1 bzw. 3.2 verbunden sind. Den Messingringen 3.5, 3.6 sind je eine Kohlebürste 9.1, 9.2 zugeordnet, die die Meßwalze extern an einen (nicht gezeigten) Meßstromkreis anschließen.

Bei der gezeigten Anordnung ist in jeder Drehstellung der Meß­ walze 3 einer der isolierenden Stege 3.3, 3.4 auf deren Um­ fangsfläche in Kontakt mit der Textilbahn 7, so daß diese per­ manent einen Teil des Meßstromkreises bildet und diesen schließt. Es fließt also während des Transports der Textilbahn ständig ein Meßstrom, aus dem mittels einer (an sich bekannten) Meßanordnung die Leitfähigkeit und damit der Feuchtgehalt be­ stimmt werden kann.

In Fig. 2 ist eine modifizierte Meßwalze 13 skizzenartig darge­ stellt, mit der über die Längserstreckung der Meßwalze - d. h. über die Breitenerstreckung der Textilbahn - drei voneinander getrennte Meßbereiche bestimmt werden. Die Meßwalze 13 umfaßt sechs leitfähige Umfangsbereiche 13.1 bis 13.6, die durch zwei isolierende Stege 13.7, 13.8 sowie zwei isolierende Ringe 13.9, 13.10 voneinander hochohmig isoliert sind. Im Walzengrundkörper 13a sind eine zentrale Bohrung 13b zur Aufnahme einer (nicht dargestellten) Lagerachse sowie weitere axiale Bohrungen für Anschlußleitungen zur Verbindung der leitfähigen Umfangsberei­ che mit stirnseitig aufgesetzten (hier nicht dargestellten) leitfähigen Ringen in Art der in Fig. 1 gezeigten Messingringe vorgesehen.

Die in Fig. 2 skizzierte Meßwalze 13 wird in einer Meßanordnung gemäß Fig. 1 anstelle der dortigen Meßwalze 3 eingesetzt und erlaubt die getrennte Erfassung der Restfeuchte der Textilbahn 7 im Mittenbereich bzw. den Randbereichen.

Claims (3)

1. Feuchtemeßanordnung (1) zur Messung des Feuchtegehaltes in einer bewegten Bahn flächigen Materials, insbesondere ei­ ner Textilbahn (7), wobei eine insbesondere durch die Ma­ terialbahn angetriebene Meßwalze vorgesehen ist, wobei die Meßwalze (3) eine segmentierte Oberfläche mit mindestens zwei durch hochohmige Isolationsabschnitte voneinander ge­ trennten leitfähigen Umfangsbereichen aufweist, welche je­ weils mit einem elektrischen Anschluß zur Zuführung bzw. zum Abgriff eines Meßstromes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwalze (3) eine mindestens der Breite der Material­ bahn entsprechende Länge hat und von der Materialbahn (7) unter einem auf ein Paar von halbzylindrischen leitfähigen Umfangsbereichen (3.1, 3.2) mit zur Walzenachse (A) paral­ lelen Kanten, abgestimmten Umschlingungswinkel berührt wird, um einen Feuchtemeßabschnitt auf der Materialbahn zu bestimmen.

2. Feuchtemeßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse als Schleifringkontakte mit voneinander isolierten leitfähigen Ringen (3.5, 3.6) an mindestens einer der Stirnflächen der Meßwalze und jeweils einem zugeordneten Schleifkontakt (9.1, 9.2) ausgeführt sind.

3. Feuchtemeßanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Isolationsabschnitte (3.3, 3.4) wesentlich kleiner ist als diejenige der leitfähigen Umfangsbereiche (3.1, 3.2).