DE1798362A1

DE1798362A1 - Method and device for measuring the moisture content of grainy or pourable bulk goods

Info

Publication number: DE1798362A1
Application number: DE19681798362
Authority: DE
Inventors: Rudi Farenkopf
Original assignee: K P MUNDINGER GmbH
Current assignee: K P MUNDINGER GmbH
Priority date: 1968-09-30
Filing date: 1968-09-30
Publication date: 1972-01-20

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von körnigen oder rieselfähigen Schüttgütern Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und die dazu notwendige Vorrichtung zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes in körnigen oder riese'fähigen Schüttgütern unter Anwendung an sich bekannter Meßmethoden. Method and device for measuring the moisture content of granular or free-flowing bulk goods The subject matter of the invention relates on a method and the necessary device for measuring the moisture content in granular or giant bulk materials using known measuring methods.

Zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von irgend welchen Gütern gibt es bekanntlich verschiedene Meßverfahren, die z.B. auf Messungen der Leitfähigkeit, auf Kapazitäts-oder dielektrische Messungen , auf Kernstrahlungs- oder Neutronenmessungen, auf Mikrowellen- oder Lichtwellenmessungen, auf elektrostatische Messungen u.dgl. beruhen. To determine the moisture content of any goods There are, as is well known, different measuring methods which, for example, relate to measurements of conductivity, on capacitance or dielectric measurements, on nuclear radiation or neutron measurements, on microwave or light wave measurements, on electrostatic measurements and the like. are based.

Alle Messungen sind grundsätzlich abhängig von den physikalischen und elektrischen Eigenschaften des jeweils zu messenden Gutes. Die Feuchtigkeit wird mittelbar gemessen und ist infolgedessen nicht ausschließlich abhängig von dem Wassergehalt des zu messenden Gutes, denn die Messungen werden auch mehr oder weniger beeinflußt von anderen Stoffeigenschaften desselben sowie von spistigen äusseren Einflüssen. Solche Störfaktoren sind z. B. die Temperatur und der Druck sowie die Dichte oder das Flächengewicht, die Homogenität, die Faserrichtungs die Korngrößen und die elektrolytischen Eigenschaften des Jeweils zu messenden Gutes, Bei der praktischen Durchführung der Messungen müssen also durch entsprechende Meßbedingungen die verschiedenen Stoffeigenschaften und deren Änderungen berücksichtigt werden, und es sind nach Möglichkeit solche Meßverfahren zu wählen, bei denen auch groß. Schwankungseigen-Schaften den geringsten Einfluß auf die Meßergebnisse haben. All measurements are basically dependent on the physical and electrical properties of the item to be measured. The humidity is measured indirectly and is therefore not exclusively dependent on the water content of the material to be measured, because the measurements are also more or less influenced by other material properties of the same as well as by spirited ones external influences. Such confounding factors are z. B. the temperature and the pressure as well as the density or the weight per unit area, the homogeneity, the fiber direction Grain sizes and the electrolytic properties of the material to be measured, at the practical implementation of the measurements must therefore be based on appropriate measurement conditions the various material properties and their changes are taken into account, and if possible, such measuring methods are to be selected which are also large. Fluctuation-inherent shafts have the least influence on the measurement results.

Die am häufigsten durchgeführte Brmittlung der elektrischen Leitfähigkeit des zu messenden Gutes ist praktisch eine Isolationsmessung, die bekanatlich umso schwieriger und ungenauer wird, je geringer die Feuchtigkeitswerte sind0 Außerdem ist die Leitfähigkeit abhängig vun Temperatureinfltissen sowie von elektrolytischen Eigenschaften und elektrostatischen Aufladungen des zu messenden Gutes. The most frequently performed measurement of electrical conductivity of the goods to be measured is practically an insulation measurement, which is well known all the more The lower the humidity values, the more difficult and inaccurate it becomes0 In addition the conductivity depends on temperature influences as well as on electrolytic Properties and electrostatic charges of the goods to be measured.

Die Einwirkungen derartiger Störgrößen können unter gewissen Bedingungen durch Kapazitätsmessungen oder dielektrische Messungen gemildert werden, durch die Dibekanntlich infolge der Änderungen der ;DIektrizitätskonstanten eines Gutes , hervorgerufen durch deasen Wassergehalt, der Fe htigkeitsgrad mittelbar bestimmt werden kann. Solche Messungen werden jedoch umso ungenauer, Je höher der Feuchtigkeitswert des Gutes ist. Auch ist das dielektrische Meßverfahren abhängig von der Dichte und dem Volumen des Meßgutes. Die Temperatur ist von geringerem Einfluß. The effects of such disturbances can under certain conditions be mitigated by capacitance measurements or dielectric measurements by the As is known as a result of the changes in the; dielectric constant of a good, caused by dease water content, the degree of moisture determined indirectly can be. However, such measurements become less accurate, the higher the humidity value of the good is. The dielectric measurement method is also dependent on the density and the volume of the material to be measured. The temperature is of less influence.

Um nun auch bei hohen Schwankungen des Wssßergehaltes und trotz der verechiedenen Störgrößen und Abweichungen nach Möglichkeit genauere Meßergebnisse zu erhalten, ist es verschiedentlich bekannt, die eingangs erwähnten Meßverfahren irgendwie zu verbessern oder miteinander zu verbinden. To now even with high fluctuations in the water content and in spite of the different disturbances and deviations, more accurate measurement results if possible to obtain, it is known variously, the ones mentioned at the beginning Somehow to improve measurement methods or to combine them with one another.

So werden z.B. Leitwerte mittels zwei verschieden großen Frequenzen gemessen und hieraus der Feuchtigkeitsgehalt als Verhältnisfaktor angegeben. Bei einer Blektronenröhrenschaltung sollen über Rollenelektroden die statischen Elektrizitäts- oder die Leitfähigkeits- oder die Dielektrizitätskonstanten den Anodenstrom der Meßröhre als Meßgröße für den Feuchtigkeitsgehalt beeinflussen. For example, conductance values are determined using two different frequencies measured and from this the moisture content is given as a ratio factor. at a metal electron tube circuit, the static electricity or the conductivity or dielectric constant is the anode current of the Influence the measuring tube as a measure of the moisture content.

Dies hat jedoch wesentliche Nachteile. So wird z.B. bei elektrostatischer Aufladung und geringem Feuchtigkeitsgehalt der Anodenstrom viel zu stark gedrosselt, während bei höheren Feuchtigkeitswerten die Leitfähigkeit des Meßgutes zu groß wird, so daß der volle Anodenstrom Messungen unmöglich macht. Eine klare Deutung auch bei gleichzeitiger Anwendung der erwähnten Meßverfahren ist daher äußerst schwierig, so daß die Meßergebnisse nicht einwandfrei genug sein können.However, this has significant disadvantages. For example, with electrostatic Charging and low moisture content, the anode current is throttled far too much, while at higher moisture values the conductivity of the material to be measured becomes too high, so that the full anode current makes measurements impossible. A clear interpretation too with simultaneous application of the mentioned measuring methods is therefore extremely difficult so that the measurement results cannot be satisfactory enough.

Bei weiteren Meßverfahren werden durch Strahlenmeßge -@ räte das spezifische Gewicht oder durch mechanische Wägungen die Dichte des zu messenden Gutes ermittelt und getrennt hiervon durch dielektrische Messungen der Feuchtigkeitsgehalt gemessen. Mittels eines im Schwingkreis eines Oszillators liegenden Meßbehälters lassen eich ebenfalls die Änderungen der Dielektrizitätskonstanten feststellen, wobei Frequenzänderungen als MeßgröBe angezeigt werden. Alle bekannten meßmethoden bind jedoch umst&ndlich und aufwendig sowie schwierig in ihrer Anwendung und nicht allgemein verwendbar, weil immer wieder die einen oder anderen StörgröLen vorherrscfiend sind und nicht eindeutig oder einwandfrei genug asfgeglichen werden könne. Eine einigermaßen genaue und gleich gut pleibende Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes über weitere Feuchtigkeitsbereiche ist womit nicht gewirr leistet, Gegenüber den bekannten Verfahren und deren Anwendungen werden nun oei dem Verfahren nach der Erfindung Leitwertmessungen und dielektrische Messungen gleichzeitig das und in. gleichen/Schüttgut durchdringenden Meßfelderbereich durchgeführt, wobei aus den erhaltenen Ujefwerten in einem Mischteil ein zur Anzeige gelangender Verhältniswert geoildet wird. Die Leitwert-Elektroden und die dielektrischen Elektroden werden hinsichtlich ihrer Große, ihrer Anzahl, ihrer Anordnung und inres Abstandes zueinander und voneinander und unter berücksichtigung der verschiederien Störfaktoren und Eigenschaften des jeweils zu messenden Schüttgutes georetrisch einander so zugeordnet, daß in dem Mischteil der für eine genaue Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes optimal günstigste Verhältniswert erhalten wird. In other measuring processes, radiation measuring devices specific weight or, through mechanical weighing, the density of the material to be measured Good determined and separated from it by dielectric measurements of the moisture content measured. By means of a measuring container located in the resonant circuit of an oscillator can also be used to determine the changes in the dielectric constant, frequency changes are displayed as the measured variable. All known measuring methods bind, however, cumbersome and time-consuming as well as difficult to use and not generally applicable, because again and again one or the other Disturbance variables are predominant and not clearly or properly balanced could be. A reasonably accurate and equally accurate display of the moisture content There is nothing confused about other moisture ranges, compared to the known methods and their applications are now oei the method according to Invention of conductance measurements and dielectric measurements simultaneously that and in. same / bulk material penetrating measuring field area carried out, with the Ujef values obtained in a mixing part a ratio value to be displayed is geo formed. The conductance electrodes and the dielectric electrodes are with regard to their size, their number, their arrangement and their distance from one another and from each other and taking into account the various disruptive factors and properties of the bulk goods to be measured are georetrically assigned to one another in such a way that in the mixing part is the most favorable for an accurate display of the moisture content Ratio value is obtained.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels des genannten Verfahrens unabhangig von dem Wassergehalt des zu messenden Schüttgutes eine stets gleich gute und genau bleibende Ermittlung des prozentualen Feuchtigkeitseines Schüttgutes wertesVzu gewährleisten, wobei die Grundeigenschaften des jeweils zu messenden Gutes, z.D. hinsichtlich Dichte, Homogenität , Korngröe, elektrolytischer Wirkungen sowie Störfaktoren, wie z. B. Druck und Temperatur, in dem Mischteil weitgehend ausgeschaltet werden und der sich durch entsprechende Einstellung und Mischung der messungen ergebende Verhältniswert einwandfrei ist und eine optimale Genauigkeit errlalter. wird. The invention is based on the object by means of the method mentioned Irrespective of the water content of the bulk material to be measured, it is always the same and accurate determination of the percentage moisture of its bulk material value Vzu ensure that the basic properties of the goods to be measured, e.g. with regard to density, homogeneity, grain size, electrolytic effects and disruptive factors, such as B. pressure and temperature, are largely switched off in the mixing part and which is characterized by appropriate Setting and mixing of measurements The resulting ratio is flawless and achieves optimal accuracy. will.

Die Vorrichtung oder das Gerät zur Durchführung des Meßverfahrens nach der Erfindung ist so ausgeführt, daß die verschiedehen Elektroden zu einer geschlossenen Baueinheit zusa@@engefasst sind. Damit ist ihre geometrische Zuofahung zueinander gewährleistet. Die meßfelder werden durch entsprechende Bemessung der Leitwert-Elektroden und ihres wailbaren Abstandes zueinander sowie @@@ durch die hiervon isolierten dielektrsischen Elektroden, die hinsichtlich ihrer Zahl, Form, Große und Anordnung zueinander und zu den Leitwert-Elektroden gleichfalls wählbar sind, in vorpestimmter Weise beeinflußt. The device or device for performing the measurement process according to the invention is designed so that the different electrodes to one closed structural unit are summarized. This is their geometric extension guaranteed to each other. The measuring fields are determined by appropriate dimensioning of the Conductivity electrodes and their wailable distance to one another as well as @@@ through the dielectric electrodes isolated from this, which in terms of their number, shape, Size and arrangement to one another and to the conductance electrodes can also be selected are influenced in a predetermined way.

Der @@@ teil der dielektrischen Messungen oder der tvlessungen der Leitfähigkeit ist ohne weiteres jeweils leicht feststellbar und den jeweiligen Meßgutbedingungen ohne Schwierigkeiten anzupassen. Dadurch ist es mGglich, die Wirkungen der Mefßfelder der verschiedenen Elektroden je nach Bedarf so zu ändern, das entweder die einen oder die anderen gleichzeitig erfolgenden Messungen vorwiegen oder nur anteilmassig korrigierend wirken oder beide gleichwertig sind. Der Verhaltniswert richtet sich somit nch den jeweiligen Eigenschaften des zu messenden Gutes und nach dessen Feucijtigkeitzgehalt an sich, der beispielsweise in den meisten Fällen im wèsentlichen nur verh@lthismässig hoch oder nur vernältnismässig ering ist. Zu berücksichtigende Störgrößen sind meistens ebenfalls bekanntund köhnen iii dem Miachteil in für die Praxis einwandfreier Weise ausgsschaltet oder ausgeglichen werden0 Weitere Einzelheiten des Meßverfahrens nach der Erfindung sowie die Sinzelheiten der geräteartigen Vorrichtung zur Durcnführ ng dieses Verfahrens sind den auf der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Hirbei zeigen Fig. 1 die Ansicht eines stabförmigen Ger&tes, Fig. 2 den Querschnitt nach Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 die Ansicht eines weiteren Gerätes in abgeänderter Ausführung, Fig. 4 die rückwärtige Stirhansicht des Gerätes nach Fi.g3, Fig. 5 das Prinzip-Schaltbild des Verfarirens nach der Erfindung. The @@@ part of the dielectric measurements or the tv-sessions of the Conductivity can easily be determined in each case and the respective test material conditions adapt without difficulty. This makes it possible to monitor the effects of the measuring fields to change the different electrodes as required, either the one or the other simultaneous measurements predominate or only proportionally have a corrective effect or both are equivalent. The relative value is based thus according to the respective properties of the goods to be measured and their fuel content in itself, which, for example, in most cases only in a relative manner is high or only marginally ering. Disturbances to be considered are mostly also known and can iii the disadvantage in a way that is flawless in practice switched off or are compensated0 Further details of the measuring method according to the invention and the details of the device-like device for performing this process can be found in the exemplary embodiments shown schematically in the drawing. 1 shows the view of a rod-shaped device, and FIG. 2 shows the cross section along line A-A in Fig. 1, Fig. 3 shows a view of a further device in a modified form Embodiment, Fig. 4 the rear front view of the device according to Fi.g3, Fig. 5 the Principle circuit diagram of the Verfarirens according to the invention.

In dem rein funktionsmäßig angedeuteten Schaltbild nach Fig. 5 sind die Elektroden zur Bestimmung des Leitwertes mit 1 und die Elektroden zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten mit 2 bezeichnet. Zn der Spannungsversorgung 3 werden die zur Durchführung der Leitwertmessungen erforderlichen Elektrodenspannungen erzeugt. Das gleiche ist auch bezüglich der Spannungsversorgungzur Durchführung der dielektrischen Messungen der Fall. Hierzu können Oszillatoren oder Multivibratoren oder entsprechende Gleichstromgeber od.dgl. einschliesslich der dazu erforderlichen Schaltungen verwendet werden. In the circuit diagram according to FIG. 5, which is indicated purely in terms of function the electrodes for determining the conductance with 1 and the electrodes for determining it denoted by 2 of the dielectric constant. Zn the power supply 3 generates the electrode voltages required to carry out the conductance measurements. The same is also true of the power supply for carrying out the dielectric Measurements the case. For this purpose, oscillators or multivibrators or corresponding DC generator or the like. including the necessary circuits will.

In einem anschließenden mischteil 5 werden die aber die Elektroden erhaltenen messungen mittels entsprocnender Schltungen anleilmäßig zu dem günstigsten Verhältnisw rt Zusaii.fiFitJfLi1r t . Hirzu kö.niii BrLktjtciI tngen odr Transformatorenschaltungen oder Potentiomoterschaltungen ver@eniet werden. Dasei werden auch bie verschiedenen Stör, ak@oren und sonstige Einflässe berücksichtigt, weil sie sereits weiter oben im einzelnen dargelegt worden sind. In a subsequent mixing part 5, however, they become the electrodes Measurements obtained by means of corresponding measurements are based on the most favorable Ratio Zusaii.fiFitJfLi1r t. Hirzu can work with power or transformer circuits or potentiometer circuits be ver @ eniet. There will be too bie different sturgeon, ak @ oren and other influences taken into account because they have already been set out in detail above.

Die in dem Hischteil 5 erhaltehen Meßwerte werden in einem Verstärker 6 verstärkt und einem Meßgerät 7 z@ge@@hrt. Der Verstärker 6 kann ein Halbleiter- oder Eöhren- oder Gleich- oder Weenselstromverstärker sein. The measured values obtained in the Hischteil 5 are in an amplifier 6 amplified and a measuring device 7 z @ ge @@ hrt. The amplifier 6 can be a semiconductor or Eöhren or DC or Weensel current amplifiers.

Das Me@gerät 7 ist rit einer Skala versehen, die ar zweckmässigsten auf übliche Weise die Feuchtigkeit unmittelbar in @@@zenten anzeigt. Die verschiedener Baugruppen mit den Teilen 3 bis 6 sind vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Gehause 8 untergebracht. Ebenso sind die Elektroden 1 und 2 in einer besonderer geschlossaren Daueinheit 9 zusanmengefasst, so daß beide Meßfelder im gleichen Eereiech liegen, was für einwandfreie Meßergebnisse besonders wichtig ung ausschlaggebend ist. Die Baueinheit 9 kann an das Gehäuse 8 angebaut sein.The measuring device 7 is provided with a scale, the most useful ones shows the humidity immediately in the usual way in @@@ zenten. The different Assemblies with parts 3 to 6 are advantageously in a common housing 8 housed. Likewise, the electrodes 1 and 2 are closed in a special one Duration unit 9 summarized so that both measuring fields lie in the same Eereiech, which is particularly important for perfect measurement results. the The structural unit 9 can be built onto the housing 8.

Bei den Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist das Gehäuse 8 stabförmig (rund oder eckig), geht nach vorne in die Baueinheit 9 mit den Elektroden 1 und 2 über und endet in der Spitze 11. Der rückwärtige Teil 12 des Gehäuses 8 ist erforderlichenfalls im Durchmesser etwas größer gehalten. In ihm sind die verschiedenen Teile 3 bis 6 mit ihren Schaltungen untergebracht. Eine Zuleitung 13 führt zu dem Meßgerät. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the housing 8 is rod-shaped (round or square), goes forward in the structural unit 9 with the electrodes 1 and 2 over and ends in the tip 11. The rear part 12 of the housing 8 is if necessary slightly larger in diameter. In it are the different parts 3 to 6 housed with their circuits. A lead 13 leads to the measuring device.

In der Baueinheit 9 sind die Leitwert-F.lektroden 1 als scheiben- oder ringförmige Elektroden in gewissem vorbestimmtem Abstand und durch die Isolierung 10 voneinander getre@nt untergebracht. Zwischen den beiden Elektroden 1 befinden sich ebenfalls isoliert voneinander die dielektrischen Elektroden 2, die stabförmig ausgebildet und am Umfang der Baueinheit 9 senkrecht zu den Elektroden 1 verlaufend angeordnet sind0 Die geometrische Anordnung, die Zahl, die Größe und die Formgebung sowie die Oberfläche der Elektroden 2 richtet sich nach den @@@@@ jeweils gegebenen Verhältnissen und nach dem zu messenden Schüttgut. Die Meßfeldbereiche der Elektroden 1 und 2 sind also je nach Bedarf vorbestimmbar auf die jeweils günstigsten Meßwirkungen eungestellt. In the unit 9, the conductance F electrodes 1 are disc-shaped or ring-shaped electrodes at a certain predetermined distance and through the insulation 10 housed separated from each other. Between the two Electrodes 1 the dielectric electrodes 2 are also isolated from one another, the rod-shaped and on the circumference of the assembly 9 perpendicular to the electrodes 1 are arranged in a running manner 0 The geometric arrangement, the number, the size and the shape and the surface of the electrodes 2 are based on the @@@@@ given conditions and according to the bulk material to be measured. The measuring field areas the electrodes 1 and 2 can therefore be predetermined to the most favorable in each case as required Measurement effects set.

Das Beispiel nach Fig. 3 und 4 ist ebenso ausgeführt wie das Beispiel nach Fig. 1 und 2, jedoch mit dem Unterschied, daß in dem rückwärtigen erweiterten Teil 12 des Gehäuses 8 auch das Meßgerät 7 untergebracht ist und zwar z. B. in der Stirnfläche des Gehäuses oder seitlich an demselben. Ausserdem können an dem Gehäuse auch die zur Bedienung des Gerätes erforderlichen Schalter an geeigneten Stellen angebracht sein. The example according to FIGS. 3 and 4 is carried out in the same way as the example according to Fig. 1 and 2, but with the difference that expanded in the rear Part 12 of the housing 8 also accommodates the measuring device 7, namely, for. B. in the Face of the housing or on the side of the same. In addition, on the housing also the switches required to operate the device in suitable places to be appropriate.

Das Gerät kann beispielsweise eine Länge von etwa 50 bis 50 cm und mehr und einen Durchmesser von wenigen cm aufweisen und wird mit seinen Elektroden in das zu messende Gut eingestochen, wobei der Einschalter auch so liegen kann, daß er beim Einstechen das Gerät selbsttgtig einschaltet und beim Herausnehmen selbsttätig wieder ausschaltet. The device can, for example, have a length of about 50 to 50 cm and more and a diameter of a few cm and is with its electrodes pierced into the item to be measured, whereby the on / off switch can also be positioned that it switches on the device automatically when piercing and automatically when it is removed turns off again.

Claims

Patent claims lo method for measuring the moisture content of granular or free-flowing bulk materials using known measuring methods, characterized in that value measurements and dielectric measurements simultaneously and in the same measuring field area penetrating the bulk material and from the measured values obtained in a mixing part, one which is displayed proportional ratio is formed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the measuring electrodes (1,2) with regard to their size, their number, their arrangement and their spacing to each other and from each other and taking into account the various disruptive factors and properties of the bulk material to be measured are geometrically arranged in a hierarchy that in the mixing part of the for an accurate indication of the moisture content optimally most favorable ratio is obtained.

3. Device for carrying out the method for measuring the moisture content according to claim 1 and 2, characterized in that the conductance electrodes (1) and the dielectric electrodes (2) together to form a closed structural unit (9) », NJuntanned.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that between the electrodes (1 /), which are arranged at an optional distance from one another, for measuring the Conductivity insulated therefrom dielectric electrodes (2) are arranged. Blank page