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Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung des Wasseranteils in pulvrigen
und körnigen Schüttgütern durch Messung der Dielektrizitätskonstanten Häufig ist
es erforderlich, den Wasser- bzw. Feuchtigkeitsgehalt von pulvrigen und körnigen
Schüttgütern wie z. B. Pulvern der Lebensmittel- oder Waschmittelindustrie zu bestimmen.
Diese Bestimmungen werden im allgemeinen durch Trocknen oder Entwässern der Pulver
unter anschließender Bestimmung der eingetretenen Gewichtsdifferenz durchgeführt.
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Dieses Verfahren ist meistens umständlich und ermöglicht keine kontinuierliche
Bestimmung. Man hat auch schon Versuche unternommen, die Bestimmung des Wasseranteils
bei derartigen Stoffen durch Messung der Dielektrizitätskonstanten durchzuführen.
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Dies bereitete jedoch bisher große Schwierigkeiten, da die Pulver
stets aus einer Mischung größerer und kleinerer Partikel zusammengesetzt sind und
auch in ihrer Schüttung sich durch die Unterschiede der Zusammenlagerung sehr verschieden
verhalten. Diese Eigenart macht die Herstellung einer Probe, welche bei definierter
Dicke stets auch eine gleiche Gewichtsfüllung aufweisen soll, besonders schwierig.
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Daher muß die Messung der Dielektrizitätskonstante von Probe zu Probe
korrigiert werden.
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Derartige diskontinuierliche Messungen sind daher für eine laufende
Betriebskontrolle wenig geeignet.
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Man hat schließlich auch schon ein Verfahren zur kontinuierlichen
Bestimmung der dielektrischen Eigenschaften von körnigem, pulvrigem Material vorgeschlagen,
wobei das zu messende Material, bevor es in den Meßzylinder eintritt, über eine
an einem Wägebalken hängende Verteilervorrichtung geführt wird. Dies dient dazu,
daß das Gewicht der zu bestimmenden Probe konstant gehalten wird. Je nach der Schwere
des Materials wird also eine größere oder kleinere Menge dem Meßzylinder zugeführt
und somit die Messung bei verschiedenem Volumen durchgeführt.
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Ein derartiges Verfahren hat den Nachteil, daß kontinuierliche Messungen
nicht bei stark schwankendem Schüttgewicht durchgeführt werden können.
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Erhöht sich nämlich bei der bekannten Anordnung das Schüttgewicht
um beispielsweise die Hälfte, so ist der Meßzylinder nur noch halb gefüllt, während
im umgekehrten Fall bei Erniedrigung des Schüttgewichtes um die Hälfte eine Messung
wegen Obere laufen des Zylinders nur in fehlerhafter Weise durchgeführt werden kann.
Hinzu kommt noch, daß eine derartige Verteilervorrichtung nicht für alle Materialien
geeignet ist, indem z. B. bei Waschpulver u. dgl. durch ein Anhaften des Materials
leicht eine ungenaue Verteilung und Zuleitung in den Meßzylinder erfolgt. Dies führt
wiederum zu ungenauen Meßergebnissen.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur kontinuierlichen
Bestimmung des Wasseranteils in pulvrigen und körnigen Schüttgütern unter Vermeidung
der bisherigen Nachteile durch Messung der Dielektrizitätskonstanten des Schüttgutes,
welches durch ein mit Meßelektroden versehenes Durchlaufgefäß von festem Querschnitt
hindurchgeführt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Messung bei konstantem Volumen im Durchlaufgefäß erfolgt und durch Verbindung des
Durchlaufgefäßes mit einer Wägevorrichtung gleichzeitig die Dichte des Schüttgutes
festgestellt und dieser Meßwert zur Kompensation des Massenfehlers der DK-Messung
benutzt wird.
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Als Durchlaufgefäß, durch welches das Schüttgut durchgeführt wird,
kann man vorteilhaft einen senkrechten, am unteren Ende konisch verlaufenden Zylinder
verwenden. Durch eine leicht zu ermittelnde, geeignete Anpassung der Abmessungen
des Durchmessers des Zylinders und des unteren Kegelstumpfes bzw. der freibleibenden
Offnung an die Fließeigenschaften von pulvrigen und körnigen Gütern erhält man einen
kontinuierlichen
Durchfluß durch ein derartiges Durchlaufgefäß,
wenn über einen oberen Zulauf stets die unten abfließende Menge ergänzt wird. Innerhalb
des Gefäßes ist bei einer derartigen Arbeitsweise die Schüttung des Gutes und der
Fluß völlig gleichmäßig.
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Es ist erforderlich, für das Durchlaufgefäß zum mindesten in dem Bereich,
wo die Meßelektroden anliegen, nichtstromleitendes Material, wie z. B. Glas oder
Kunststoffe, zu verwenden. Bei Verwendung von durchsichtigem, nichtstromleitendem
Material wird es weiterhin ermöglicht, gewünschtenfalls den Durchgang des Schüttgutes
zu beobachten.
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Das Durchlaufgefäß kann nun auf verschiedene Weise mit den Elektroden
des Meßkondensators, welcher das Empfangsglied in der bekannten Meßanordnung zur
Bestimmung der DK-Zahl bildet und über Zuleitungen mit einer üblichen DK-Meßeinrichtung
verbunden ist, versehen werden. Einerseits kann man die Elektroden direkt auf die
Seiten des Zylinders aufbringen, andererseits ist es prinzipiell auch möglich, die
Elektroden in sehr kurzen Abständen von den Seitenwänden anzubringen. Im allgemeinen
dürfte der zuerst genannten Form der Anbringung der Vorzug zu geben sein.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Bestimmung des Wasseranteils
mit einer Bestimmung des Schüttgewichtes der zu untersuchenden Schüttgüter verbunden.
Für die Auswertung der DK-Messung ist es nämlich wesentlich, daß das Schüttgewicht
entweder konstant oder zumindest bekannt ist. In letztem Falle kann das bekannte
Schüttgewicht nämlich für eine Kompensation des Massenfehlers der DK-Messung herangezogen
werden. Praktisch wird diese Bestimmung bei dem vorliegenden Verfahren in technisch
einfacher Weise gleichzeitig durchgeführt, da das Durchlaufgefäß mit einer Wägevorrichtung
verbunden ist. Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht beispielsweise darin, daß
das Durchlaufgefäß an einer Waage aufgehängt und das Gegengewicht so austariert
wird, daß bei normalem Durchfluß ein mittlerer Anzeigewert der Waage gewährleistet
ist.
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Bei einer derartigen Anordnung zeigt die Waage nunmehr den relativen,
gewichtsmäßigen Inhalt des Meßgefäßes an, und die Anzeige entspricht, da das Volumen
des Meßgefäßes konstant ist, der scheinbaren Dichte der Schüttung. Da die Schüttdichte
oder das Litergewicht von Schüttgütern erfahrungsgemäß leicht gewissen Schwankungen
unterliegt und sich somit der Meßwert der DK-Messung bereits aus diesem Grunde ändern
würde, ist es vorteilhaft, den Ausschlag der Waage mittels eines Potentiometers
oder einer anderen geeigneten Vorrichtung elektrisch abzubilden. Sofern die Schwankungen
im Schüttgewicht relativ häufig sind, kann der elektrisch abgebildete Wert der Dichte
auch gleichzeitig als Korrekturwert mit der Schaltung des Meßgerätes zur DK-Messung
kombiniert werden. Die Korrektur kann innerhalb des Meßgerätes durch Brückenschaltung
oder eine andere an sich bekannte Anordnung eingeschaltet werden. Mit Hilfe eines
elektrischen Anzeigers oder Schreibers kann dann der korrigierte Wert für den Wasseranteil
direkt abgelesen werden. In den Fallen wo nur selten eine änderung des Schüttgewichtes
auftritt, ist es häufig einfacher, die Einzelwerte von Dichte und Wasseranteil aufzunehmen
und eventuell herausfallende Werte mit Hilfe einer Korrekturtabelle zu bestimmen.
Die DK-Messung selbst wird zweckmäßigerweise nicht in direkten Werten, sondern in
Relativ-Werten,
die bereits den jeweiligen Wassergehalt anzeigen, vorgenommen.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche Vorrichtung
ist bereits weitgehend bei der Schilderung des Verfahrens beschrieben. Sie besteht
aus einem einen festen Querschnitt und Inhalt aufweisenden Durchlaufgefäß mit daran
oder unmittelbar daneben angebrachten Elektroden des Meßkondensators einer üblichen
Meßeinrichtung für die DK-Messung nebst Zuleitungen. Der Meßkondensator bildet dabei
das Empfangsglied in der bekannten Meßanordnung zur Bestimmung der DK-Zahl. Als
Durchlaufgefäß wird vorzugsweise ein senkrechter, am unteren Ende konisch zulaufender
Zylinder verwendet.
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Wie bereits erwähnt, ist es erforderlich, daß das Durchlaufgefäß -
zumindest in dem Bereich, wo die Meßelektroden anliegen - aus nichtstromleitendem
Material besteht. Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung besteht darin, den Durchlaufzylinder
mit einer Wägevorrichtung zu verbinden, sowie die Kombination mit Einrichtungen,
welche auf elektrischem Wege den Meßwert des Wasseranteils und der Dichte aufzeichnen.
Gegebenenfalls kann dabei die Schaltung so gewählt werden, daß der Korrekturwert
der Dichtebestimmung auf elektrischem Wege bei der Anzeige des DK-Meßwertes ausgewertet
ist.
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Zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes ist die bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung gelangende Vorrichtung in einer zweckmäßigen
Ausführungsform nochmals in den Zeichnungen dargestellt. Es bedeutet in der Abb
1 a das aus einem senkrechten, am unteren Ende konisch verlaufenden Zylinder bestehende
Durchlaufgefäß, welches mit den Elektroden des Meßkondensators b versehen ist. Das
Durchlaufgefäß ist an eine Wägevorrichtung c gekoppelt. Weiterhin bedeuten: d Zulauf,
e Ablauf, f Meßgerät und g Meßwertkorrektur und Dichteanzeige. Die Abb. II zeigt
die gleiche Vorrichtung bei gleicher Bedeutung der Buchstaben a bis g, wobei jedoch
die Meßelektroden hier unmittelbar neben dem Durchlaufgefäß angebracht sind.
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Das Meßgerät findet insbesondere Verwendung bei der Bestimmung der
Feuchtigkeit von Pulvern der Lebensmittel- oder der Waschmittelindustrie, welche
nach dem System der Zerstäubungstrocknung hergestellt worden sind. Es ist geeignet,
weitgehende Aussagen über die Qualität der Erzeugnisse zu machen.