DE1944156A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchte oder/und der Temperatur eines bewegten Gutes - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

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SIKA Aktiengesellschaft für Instrumentierung und Automatik. Zürich (Schweiz)

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchte oder/ und der Temperatur eines bewegten Gutes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchte oder/und der Temperatur eines bewegten Gutes, z.B. einer Papierbahn oder eines Schüttgutstromes, unter Verwendung mindestens eines Messfühlers, der ein elektrisches Ausgangs signal in Funktion des zu bestimmenden Messwertes liefert.

Beim Messen der Feuchte oder der Temperatur eines bewegten Gutes ist man bisher im Prinzip gleich vorgegangen wie bei den entsprechenden statischen Hessungen an ruhenden Körpern! Man hat eine den Messfühler für die Feuchte bzw. die Temperatur enthaltende Armatur mit einer Oberfläche des bewegten Gutes in Berührung gebracht. Durch geeignete Massnahmen

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an der Armatur und an dem Messfühler können dabei die Trägheiten» mit denen der Messfühler auf Aenderungen der Feuchte bzw. der Temperatur anspricht» für die meisten praktischen Anwendungen in brauchbaren Grenzen gehalten werden. In allen Fällen wird angestrebt, dass die Feuchte bzw. Temperatur in der unmittelbaren Umgebung des Messfühlers mit der Feuchte bzw. Temperatur an der Oberfläche des Gutes möglichst übereinstimmt. Wenn eine Berührung der Armatur mit dem bewegten Gut unzulässig ist, sei es weil das Gut kratzempfindlich ist (z.B. bei photographischen Schichten) oder well durch die Berührung eine Verschmutzung der Armatur oder des Messfühlers und damit eine erhebliche Beeinträchtigung der Messgenauigkeit zu befürchten ist,muss ein gewisser Abstand zwischen der Armatur und dem Gut eingehalten werden. Ein solcher Abstand kann Jedoch leicht dazu führen, dass eine erhebliche Differenz zwischen der zu bestimmenden physikalischen Grosse, wie Feuchte oder Temperatur, an der Oberfläche des Gutes und in der unmittelbaren Umgebung des Messfühlers auftritt, wodurch die Messgenauigkeit unter Umständen beträchtlich vermindert wird·

Die vorliegende Erfindung bezweckt» die geschilderten Mängel eu beseitigen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung eu schaffen, mit denen die Feuchte oder/und die Temperatur eines bewegten Gutes mit gröeserer Genauigkeit als bisher bestimmt werden können·

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Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass in einem Abstand von einer Oberfläche des bewegten Gutes und wenigstens annähernd parallel zur genannten Oberfläche eine aus unhygroskopischem, wärmedämmendem Material bestehende, flächenhafte Abdeckung stationär angebracht wird, deren lineare Flächenabmessungen mehrfach grosser sind als der Abstand der Abdeckung von der Oberfläche des Gutes, und dass die zwischen der Abdeckung und dem Gut sich einstellende Atmosphäre mit dem Messfühler in Berührung gebracht wird·

Die Abdeckung bewirkt, dass der Feuchte- und Wärmeaustausch von der Oberfläche des bewegten Gutes in die freie Umgebung unterbunden wird und eine Homogenisierung der zwischen dem Gut und der Abdeckung vorhandenen Atmosphäre eintritt. Die GasmolekUle der genannten Atmosphäre werden durch die Abdeckung gezwungen, länger in der Nähe der Oberfläche des Gutes zu verweilen und haben dabei Gelegenheit, die Feuchte und die Temperatur der Oberfläche des Gutes anzunehmen· Demzufolge ist die zwischen dem Gut und der Abdeckung sich einstellende Atmosphäre bis auf einen verhältnismässig geringen Fehler repräsentativ für die Feuchte und Temperatur der Oberfläche des bewegten Gutes· Die Grosse dieses Fehlers nimmt mit zunehmender Flächenabmessung der Abdeckung ab. Bei gleichem zulässigem Fehler kann der Abstand der Abdeckung vom Gut umso grosser gewählt werden, Je grosser die Abdeckung ist. Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf ebene Flächen des Gutes und der Abdeckung beschränkt, sondern kann auch

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bei gekrümmten Flächen angewendet werden, z.B. bei einer über einen rotierenden Zylinder laufenden Materialbahn,

Der geforderte verhältnismässig geringe Abstand der Abdeckung von der Oberfläche des bewegten Gutes kann durch irgendwelche Haltemittel» aber auch mittels Kufen oder Rollen usw., eingehalten werden. Es ist ferner möglich, die Abdeckung mittels eines Luftkissens im Abstand über der Oberfläche des Gutes zu halten, wobei zweckmässig die zur Erzeugung des Luftkissens benötigte Luft aus der an die Oberfläche des Gutes angrenzenden Atmosphärenschicht entnommen wird.

Zweckmässig kann die zwischen der Abdeckung und dem Gut sich einstellende Atmosphäre künstlich abgesaugt und an dem Messfühler vorbei bewegt werden. Das Absaugen kann mit einer Rate von beispielsweise 0,05 bis 0,5 L/sec erfolgen, de nach der Bewegungsgeschwindigkeit des Gutes. Wenn der Messfühler ein Feuchtemessfühler ist, kann man die abgesaugte Atmosphäre vor dem Vorbeiführen an dem Messfühler auf eine vorbestimmte Temperatur bringen, die entweder konstant oder um.eine vorbestimmte Temperaturdifferenz von der Temperatur des Gutes verschieden ist. Auf diese Weise lässt sich die eigentliche Feuchtemessung in einen für die Messgenauigkeit günstigeren Temperaturbereich verlegen oder unmittelbar eine sich auf eine bestimmte Temperatur beziehende Feuchteangabe erreichen,weil .-■ zwischen Temperatur und Feuchte eine bekannte gesetzmässige Verknüpfung besteht.

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Gemäss einer Verfahrensvariante kann der Messfühler unmittelbar in den Zwischenraum zwischen der Abdeckung und dem bewegten Gut eingebracht werden.

Zur Eichung des Messfühlers kann man mit Vorteil die Abdeckung in einem Abstand über einer Oberfläche eines stationären Referenzgegenstandes mit bekannter Grenzschichtfeuchte oder/und Oberflächentemperatur anordnen und die zwischen dem Referenzgegenstand und der Abdeckung vorhandene Atmosphäre mittels eines Gebläses in Bewegung versetzen entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des Gutes, dessen Feuchte bzw.. Temperatur ermittelt werden soll, wobei der Abstand zwischen dem Referenzgegenstand und der Abdeckung zweckmässig gleich dem Abstand zwischen der Abdeckung und der Oberfläche des Gutes eingestellt wird. Für die gleichzeitige Eichung von Feuchte- und Temperaturmessfühlern kann als Referenzgegenstand zweckmässig ein Bad mit einer gesättigten Elektrolytlösung oder' einer Schwefelsäurelösung verwendet werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäss der Erfindung weist wenigstens«einen Mess-* fühler auf, der ein elektrisches Ausgangssignal in Funktion des zu bestimmenden Messwertes liefert, und 1st gekennzeichnet durch eine plattenförmige Abdeckung aus unhygroskopischem, wärmedämmendem Material, Mittel zum stationären Anordnen der Abdeckung in einem Abstand von einer Oberfläche des bewegten Gutes, dessen Feuchte oder/und Temperatur ermittelt werden soll, und mindestens eine d@» Messfühler enthaltende Kammer

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mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung, von denen die Einlassöffnung an eine Durchbrechung der Abdeckung angeschlossen ist und die Auslassöffnung mit einem Sauggerät in Verbindung steht.

Zweckmässig kann das Sauggerät ein Gebläse sein, das mit der Kammer zu einer baulichen Einheit vereinigt ist, wobei die Kammer unmittelbar auf der einen Seite der Abdeckung angeordnet und mit letzterer mechanisch verbunden sein kann, so dass die Vorrichtung eine kompakte Bauart aufweist.

Venn der Hessfühler in der Kammer ein Feuchtemessfühler ist, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform die Einlass-Öffnung der Kammer mit einem Ansaugrohrstutzen versehen sein, welcher eine Heia- und/oder eine Kühlvorrichtung für die in die Kammer eingesaugte Atmosphäre enthält. In diesem Fall ist zweckmässig in der Kammer ausser dem Feuchtemessfühler auch ein Temperaturfühler vorhanden, der mit einer Steuervorrichtung zum automatischen Regeln der Heiz- bzw. Kühlvorrichtung in Verbindung stehen kann. Ausserdera kann eine zweite Kammer vorhanden sein, die in ihrer Einlassöffnung einen TemperaturaessfühJLer enthält$ wobei zweckmässig die beiden Kammern und das Gebläse zu einer baulichen Einheit vereinigt sind. In Weiterbildung dieser Ausführungsform können der Feuchtemessfühler und der Temperaturmessfühler in entgegengesetzt wirksam© Zweige einer elektrischen Brückenschaltung eingeschaltet sein, an deren Differentlalauegang ©in Anzeige- oder Registriergerät für die Angab© der Feuchte dee Gutes bei einer.-gewählten Bem^etenperatur ang@sohloss@n ist*

Die Abdeckung kann die Form eines Rechteckes haben, dessen Längsrichtung parallel zur Bewegungsrichtung des Gutes verläuft. Dabei ist es zweckmässig, die Durchbrechung_t durch welche die Atmosphäre abgesaugt wird₉ bezüglich des Mittelpunktes der Abdeckung in der Bewegungsrichtung des Gutes gegen die hintere Schmalseite des Rechteckes zu versetzen, vorzugsweise So₉ dass die Entfernung der Durchbrechung von der hinteren Schmalseite des Rechteckes etwa gleich weit entfernt ist wie von den beiden Längsseiten des Rechteckes.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten von speziellen Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den zugehörigen Zeichnungen, in denen die Vorrichtung gemäss der Erfindung rein beispielsweise veranschaulicht ist.

Fig. 1 zeigt ein erstes und bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäss ausgebildeten Feuchte- und Temperaturmes svorrichtung im Aufriss und teils im senkrechten Schnitt nach der Linie I-ϊ in Fig. 2, wobei die Schnittlinie längs der Bewegungsrichtung des bewegten Gutes verläuft, dessen Feuchte und Temperatur ermittelt werden sollen}

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung}

Fig. 3 stellt in grösserem Masstab einen Teil der Vorrichtung im senkrechten Schnitt dar, der ebenfalls entlang der Linie I-I in Fig. 2 gelegt ist}

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Fig. 4 zeigt das elektrische Schalt.schema einer Steuervorrichtung zum automatischen Regeln einer Heizvorrichtung, die in dem in Fig. 2 veranschaulichten Teil der Feuchte- und Temperaturmessvorrichtung zu finden ist}

Fig. 5 stellt eine elektrische Brückehschaltung dar, die unter Berücksichtigung der physikalischen Gesetzmässigkeiten den Feuchtemesswert und den Temperaturmesswert miteinander koppelt und ein elektrisches Ausgangssignal liefert, das ein Hass der Feuchte des Gutes bei einer gewählten Bezugstemperatur ist}

Fig* 6 zeigt eine Hilfseinrichtung zum Eichen der Feuchte· und Temperaturmessvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 in kleinerem Masstab, teils in Draufsicht und teils im waagrechten

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Schnitt;

Fig. 7 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie VII-TII in Fig. 6,wobei die Feuchte- und Temperaturmessvorrichtung mit strichpunktierten Linien angedeutet ist;

Fig. θ veranschaulicht einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispieles der Feuchte- und Temperaturmessvorrichtung in zu Fig. 1 analoger Darstellung.

Gemäss den Fig. 1 und 2 ist in einem Abstand oberhalb eines in waagrechter Richtung laufenden folienartigen Gutes 10 eine plattenförmige Abdeckung 11 stationär angeordnet· Die Abdeckung 11 besteht aus einer als Träger dienenden Platte 12,

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z.B. aus polymerem Kunststoff, und einem an der Unterseite der Platte 12 befestigten Belag 13 aus unhygroskopischem Material mit hohem Wärmeisolationsvermögen. Zweckmässig kann der Belag 13 aus polymerem Schaumstoff mit geschlossenen Poren bestehen. Die Abdeckung 11 ist mit Hilfe von Haltern 14 Über dem Gut 10 derart befestigtι dass die Abdeckung wenigstens annähernd parallel zur Oberseite des Gutes 10 ist« Die dem Gut 10 zugekehrte Unterseite der Abdeckung 11 ist mit zwei Kufen 15 versehen, die einen Minimalabstand zwischen der Oberseite des Gutes 10 und der Unterseite der Abdeckung 11 gewährleisten und damit verhüten» dass die Abdeckung 11 unter Umständen auf dem Gut 10 schleift. Die Bewegungsrichtung des Gutes 10 ist durch Pfeile 16 angegeben. Das Gut 10 kann z.B. eine laufende Papierbahn sein.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich» dass die Abdeckung 11 die Form eines Rechteckes aufweist, dessen Längsseiten parallel zur Bewegungsrichtung 16 des Gutes 10 angeordnet sind. Die Länge der Abdeckung 11 ist mindestens zweimal so gross wie ihre Breite. Bei einer in der Praxis erprobten Ausführungsfora beträgt die Länge der Abdeckung 11 etwa 50 cm und die Breite etwa 20 cm. Der Abstand zwischen der Oberseite des Gutes 10 und der Unterseite der Abdeckung 11 ist in jedem Fall mehrfach kleiner,z.B. 5 bis 100 mal kleiner, als die kleinste linear· Flächenabmessung der Abdeckung 11, d.h. als die Breite dos erwähnten Rechteckes. Ein Abstand von 2 bis 3 nm hat eich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen· Somit stehen die Kufen 15 nur

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etwa 2 mm von der Unterseite der Abdeckung 11 vor. Die Kufen 15 sind parallel zur Bewegungsrichtung 16 des Gutes 10 an den beiden Längsseiten der Abdeckung 11 angeordnet, wie Fig» 2 veranschaulicht.

In einer mittleren Partie der Abdeckung 11 ist eine Durchbrechung 20 angebracht, durch welche ein Teil der zwischen dem Gut 10 und der Abdeckung 11 sich einstellenden Atmosphäre abgesaugt wird. Die Durchbrechung 20 ist bezüglich des Mittelpunktes der Abdeckung 11 in der Bewegungsrichtung 16 des Gutes 10 versetzt gegen die in der Bewegungsrichtung 16 betrachtet hintere Schmalsaite 21 der rechteckigen Grundrissform der Abdeckung. Vorzugsweise hat die Durchbrechung 20 von der genannten hinteren Schmalseite 21 etwa den gleichen Abstand wie von den beiden Längsseiten der rechteckigen Grundrissform der Abdeckung 11«

Unmittelbar auf der vom Gut 10 abgekehrten Seite d©r Abdeckung 11 ist ein Apparat 25 befestigt, der ein Grundgehäuse 26 und ein mit diesem zusammengebautes Gebläse 27 aufweist» Ein am Gehäuse 26 befestigter Ansaugrohrstutzen 28 ragt in die Durchbrechung 20 der Abdeckung 11 hinein. Hit Hilfe des Gebläses 27 wird die zwischen dem Gut 10 und der Abdeckung 11 vorhandene Atmosphäre durch den Rohrstutzen 28 hindurch in das Gehäuse 26 eingesaugt und nachher oben durch Oeffnungen 29 des Gebläses in die Raumluft auageetoaeen·-' Der innere Aufbau des Apparates 25wird im folgenden unt@r Bezugnahme auf Fig.3 näher erläutert·

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Der Ansaugrohrstutzen 28 1st In eine zentrale Gewindebohrung im Flanschboden 30 des Gehäuses 26 eingeschraubt und innen mit einem Belag 31 aus unhygroskopischem, wärmeisolierendem Material ausgekleidet« In die Eintrittsöffnung des Rohrstutzens 28 ist ein Luftfilter 32 eingesetzt und mit Hilfe eines Gewinderinges 33 festgehalten. Der Filter 32 ist durch Lösen des Gewinderinges 33 herausnehmbar und auswechselbar. Es können gegebenenfalls mehrere gleichartige oder verschiedene Filter 32 zugleich eingesetzt werden. Der Filter 32 ist unhygroskopisch und thermisch indifferent. Er hat vor allem Staub- und Schmutzteilchen .zurückzuhalten. In gewissen Fällen kann der Filter 32 oder einer der Filter, falls mehrere vorhanden sind, als Absorptionsfilter ausgebildet sein, so dass er chemisch aggressive Stoffe absorbiert und am weiteren Eintritt in den Apparat 25 hindert.

Gleichachsig zum Ansaugrohrstutzen 28 ist im Innern des Gehäuses 26 ein Rohrstück 34 angeordnet, dessen unteres Ende mit einer Ringscheibe 35 verschraubt ist, die ihrerseits auf dem oberen Ende 'des Ansaugrohrstutzens 28 sitzt. Auf dem oberen Ende des Rohrstückes 34 ist eine Deckplatte 36 abgestützt, die mit Hilfe mehrerer Schrauben 37, von denen in Fig. 3 nur eine sichtbar ist,in ihrer Lage gesichert 1st. Die Deckplatte 36 1st aussen mit einem Gewinde versehen, auf welches ein Gewindering 38 aufgeschraubt ist, der einerseits die zylindrische Wand des Gehäuses 26 festhält und andererseits das Gebläse 27 trägt. Eine zentrale Oeffnung 39 in der Deckplatte 36 verbindet

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die Saugseite des Gebläses 27 mit dem Innenraum 40 des Rohrstückes 34ι während eine weitere, exzentrisch angeordnete Oeffnung 41 in der Deckplatte 36 eine Verbindung zwischen der Saugseite des Gebläses 27 und dem das Rohrstück 34 aussen umgebenden Raum 42 schafft.

Die Innenseite des Rohrstückes 34 ist mit einer verhältnismässig dicken Schicht 43 aus unhygroskopischem, wärmeisolierendem Material belegt. Innerhalb der Schicht 43 befindet sich eine Kammer 44» die einen Feuchtemessfühler 45 und einen Temperaturfühler 46 enthält. Der Feuchtemessfühler 45 weist in bekannter Weise einen elektrischen Widerstand auf, dessen Widerstandwert von der relativen Feuchte der ihn umgebenden Luft abhängt. Der Temperaturfühler 46 hingegen ist ein elektrischer Widerstand, dessen Widerstandswert von der herrschenden Temperatur abhängt. Der im wesentlichen zylindrisch geformte Feuchtemessfühler 45 ist mit seinem oberen Ende in einem Stützkörper 47 gehalten, der die Kammer 44 oben begrenzt und mehrere Durchlasskanäle 48 auf weist, welche die Kammer 44 mit der Oeffnung 39 verbinden. Das untere Ende des Feuchtemessfühlers 45 ist in einem Einsatzkörper 49 gehalten, der die Kammer 44 unten begrenzt und im unteren Ende des Rohrstückes 34 festsitzt. Der Einsatzkörper 49 weist eine Reihe von Durchlasskanälen 50 auf, die eine Verbindung zwischen der Kammer 44 und dem Innenraum des Ansaugrohrstutzens 28 herstellen. Des weitern dient der Einsatzkörper 49 als Träger einer elektrischen Heizvorrichtung51, die sich im Ansaugrohrstutzen 28 befindet.

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Die Heizvorrichtung 51 wird durch den Temperaturfühler mit Hilfe einer Steuervorrichtung automatisch derart geregelt, dass die Temperatur in der Kammer 44 praktisch konstant bleibt. Die erwähnte Steuervorrichtung ist in Fig. 4 veranschaulicht. Der Temperaturfühler 46 und ein konstanter Widerstand 52 bilden zusammen einen Spannungsteiler, an dessen Abgriff die Basis eines Transistors 53 angeschlossen ist. Dieser Transistor bildet die erste Stufe eines Gleichstromverstärkers, der zwei weitere Transistoren 54 und 55 aufweist, von denen der letzte unmittelbar die elektrische Heizvorrichtung 51 als Arbeitswiderstand besitzt. Der erste Transistor 53 und ein zusätzlicher Transistor 57 haben einen gemeinsamen Emitterwiderstand 56. Zum Verstellen des Sollwertes der konstanten Temperatur in der Kammer 44 ist das elektrische Potential an der Basis des zusätzlichen Transistors 57» mit Hilfe eines.z.B. von Hand einstellbaren Potentiometers 58 innert gewisser Grenzen wahlweise veränderbar.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemässen Torrichtung weist die Abdeckung ,11 zusätzlich zur Durchbrechung 20 noch eine zweite Durchbrechung 60 auf, die jedoch in unmittelbarer Nähe der erstgenannten Durchbrechung angeordnet 1st. In die zweite Durchbrechung 60 ragt ein Rohrstutzen 61 hinein, der in einer entsprechenden Bohrung des. Flanschbodens 30 des Gehäuses 26 befestigt ist. Die Innenseite des Rohrstutzens 61 ist größtenteils mit einem Belag 62 aus wärmeisolierendem Material ausgekleidet. Im oberen

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Ende des RohrStutzens 61 sitzt ein Trägerzapfen 63» der mit mehreren Durchlasskanälen 64 versehen ist, welche eine Verbindung zwischen dem bereits erwähnten Raum 42 des Gehäuses 26 und einer Kammer 65 im Innern des Rohrstutzens 61 herstellen· An dem in die Kammer 65 hineinragenden Ende des Trägerzapfens 63 ist mittels einer Mutter 66 eine Temperaturnadel 67 befestigt» Die untere Endpartie der Temperaturnadel 67 ist zudem in einem Stützkörper 68 gehalten, welcher mehrere Durchlassöffnungen 69 aufweist. Ein Temperaturmessfühler 70, der ein elektrischer Widerstand mit von der herrschenden Temperatur abhängigem Widerstandswert ist, ist unmittelbar neben der Temperaturnadel 67 in der Eintrittsmündung des Rohrstutzens 61 angebracht· Der Temperaturmessfühler 70 dient zum Erfassen der Temperatur der in den Rohrstutzen 61 eingesaugten Atmosphäre. Diese Temperatur stimmt praktisch mit Jener der Oberfläche des laufenden Gutes 10 überein·

Fig. 5 zeigt, wie der Feuchtemessfühler 45 und der Temperaturmessfühler 70 in eine BrUckenschaltung eingeschaltet sind. Die beiden Messfühler 45 und 70 liegen in zwei entgegengesetzt wirksamen Brückenzweigen· Der Feuchtemessfühler 45 ist parallel zu einem ohmschen Widerstand 75 geschaltet, und ein weiterer ohmscher Widerstand 76 liegt in Reihe mit der Parallelschaltung aus den Teilen 45 und 75* Xn analoger Weise liegt der Temperaturmeeewlderetand 70 parallel zu einem ohmschen Widerstand 77t während ein weiterer ohmscher Widerstand 78 lsi Reihe mit der Parallelschaltung aus den Teilen 70 und 77 sm-

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geordnet ist. Die mit den Messfühlern 45 und 70 parallel und in Reihe geschalteten Widerstände dienen dazu» die Einflüsse der beiden Messfühler auf die Brückenschaltung den physikalischen Gesetzmässigkeiten des Zusammenhanges von Temperatur und Feuchte anzugleichen. Die beiden übrigen Brückenzweige enthalten Je einen ohmschen Widerstand 79 bzw. 80. An den Differentialausgang der Brückenschaltung ist ein Regelungs-, Anzeigeoder Registriergerät 81 angeschlossen.

Mit der beschriebenen, erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung können die Feuchte und die Temperatur des bewegten Gutes 10 durch folgendes Verfahren ermittelt werden»

Die Abdeckung 11 wird, wie beschrieben und in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht, in verhältnismässig geringem Abstand über der Oberfläche des laufenden Gutes 10 stationär angebracht. Das Gebläse 27 wird in Betrieb gesetzt, und zwar derart, dass es eine verhältnismässig geringe luftmenge pro Zeiteinheit, z.B. 0,05 bis 0,5 I/sec, vorzugsweise etwa 0,1 L/sec, durch den Ansaugrohrstutzen 28 und den Rohrstutzen 61 einsaugt.

Während an den unbedeckten Stellen des Gutes die Temperatur und die Feuchte mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche des Gutes sich mehr und mehr den entsprechenden Werten der Raumluft angleichen, ist dies im Zwischenraum zwischen dem Gut 10 und der Abdeckung 11 nicht der Fall. Die sich dort einstellende Grenzschichtatmosphäre nimmt bis auf einen vernachlässigbar geringen Fehler die gleiche Temperatur und die gleiche

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Feuchte wie die Oberfläche des bewegten Gutes 10 an. Mittels des Gebläses 27 wird ein Teil dieser Atmosphäre in die Rohrstutzen 28 und 61 eingesaugt und am Feuchtemessfühler 45 bzw. am Temperaturmessftihler 70 vorbei bewegt.

Es sei zunächst angenommen, dass die Heizvorrichtung 51 ausgeschaltet ist. In diesem Fall herrscht in der Kammer 44 im wesentlichen die gleiche Temperatur und die gleiche Feuchte wie in der Grenz sch! cht atmo Sphäre im Zwischenraum zwischen dem bewegten Gut 10 und der Abdeckung 11. Die Temperatur wird durch den Temperaturmessfühler 70 und die Feuchte durch den Feuchtemessfühler. 45 erfasst. Die beiden Messfühler 45 und 70 könnten getrennte elektrische Stromkreise mit Je einem Anzeige- oder Registriergerät beeinflussen, so dass laufend die Temperatur- und die sogenannte Gleichgewichtsfeuchte des Gutes bei der Jeweiligen Temperatur ermittelt werden könnten. In der Praxis ist man Jedoch häufig daran interessiert, die Feuchte des Gutes bei einer bestimmten Temperatur zu kennen, die von der Jeweiligen Temperatur des Gutes abweicht, z.B. bei 2O⁰C. Die gewünschte Angabe Hesse sich zwar aus den Messresultaten der Jeweils herrschenden Temperatur und Feuchte nach bekannten physikalischen Gesetzen graphisch, rechnerisch oder mittels Tabellen ermitteln, was aber zeitraubend und umständlich ist. Die beschriebene Vorrichtung erlaubt, auf bequemere Weise rascher zum Ziel zu gelangen.

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Zu diesem Zweck wird die Heizvorrichtung 51 eingeschaltet und mit Hilfe des Temperaturfühlers 46 und der Steuervorrichtung gemäss Flg. 4 automatisch derart geregelt, dass die in die Kammer 44 gelangende Atmosphäre eine konstante Temperatur oberhalb der Temperatur des Gutes 10 annimmt, z.B. 60⁰C. Der Feuchtemessfühler 45 ermittelt in diesem Fall die bei der erwähnten konstanten Temperatur herrschende Feuchte, wogegen der Temperaturmessfühler 70 nach wie vor auf die tatsächliche Temperatur des Gutes 10 reagiert. Man kann nun die Brückenschaltung derart ausbilden, dass die Angabe des Gerätes 81 unmittelbar die gewünschte Information über die Feuchte des Gutes 10 bei einer vorbestimmten Temperatur, z.B. 20⁰C, darstellt.

Es 1st auch möglich und in der Praxis üblicherweise vorzuziehen, das Gerät 81 lediglich als Indikator für den Brückenabgleich zu benutzen und durch Verändern mindestens eines der Widerstände 79 und 80 den BrUckenabgleich herbeizuführen, was in bekannter Weise auch automatisch durchgeführt werden kann. Die Jeweils für die Herbeiführung des BrUckenabgleichs erforderliche Aenderung der Widerstände 79 und 80 ist dann das Mass für die Feuchte des Gutes bei der vorbestimmten Temperatur·

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Wenn das Gerät 81 ein Regeiungsgerät ist, kann die Brückenschaltung gemäss Fig. 5 auch dazu benützt werden, die Feuchte des laufenden Gutes 10 automatisch auf einen vorgeschriebenen Sollwert, bezogen auf eine vorbestimmte Temperatur, einzuregulieren. Dies kann z.B. durch die Steuerung einer Trocknungsanlage für das Gut 10 mittels des Gerätes 81 in Abhängigkeit von der Verstimmung der Brückenschaltung nach der einen oder andern Seite erfolgen..

Bei einer zweckmässigen Ausfuhrungsvariante kann in der Brückenschaltung nach Fig. 5 anstelle des Feuchtemessfühlers 45 der in seiner Nähe angeordnete Temperaturfühler 46 vorhanden sein, so dass die beiden Temperaturmessfühler 46 und 70 in entgegengesetzt wirkenden Brückenzweigen liegen· Die mit den Temperaturmessfühlern 46 und 70 parallel und in Reihe geschalteten Widerstände dienen dazu, die Einflüsse der beiden Temperaturmessfühler dem gewünschten Temperatur« verhalten anzugleichen. Das an den Differentialausgang der Brückenschaltung angeschlossene Gerät 81 ist ein Regelungsgerät zum Steuern der Heizvorrichtung 51· Bei dieser Ausbildungsvariante wird die Temperatur in der Kammer 44 automatisch derart geregelt, dass ein selbsttätiger Abgleich der Brückenschaltung herbeigeführt wird. Ein mit dem Feuchtemessfühler 45 verbundenes elektrisches Anzeigegerät zeigt dann den Feuchtewert an, der entweder auf die vom Temperaturmessfühler 70 ermittelte Temperatur oder eine dazu proportionale andere Temperatur belogen ist, je nach dem Ver-

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hältnis der festen Widerstände 79 und 80 der Brückenschaltung in bezug aufeinander.

Zum Eichen und Kontrollieren der beschriebenen Vorrichtung kann mit Vorteil eine Hilfseinrichtung verwendet werden, wie sie schematisch in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Die Hilfseinrichtung weist einen flachen Trog 90 auf, der ein Bad 89 mit einer als Nachbildung des Gutes 10 dienenden gesättigten Salzlösung oder einer Schwefelsäurelösung enthält. In den Trog 90 ist ein Rührer 91 eingebaut, der durch einen kleinen Motor 92 •ausserhalb des Troges angetrieben wird und stets für eine gute und gleichmässige Durchmischung der Lösung 89 sorgt. Der Trog 90 ist oben mit zwei Abdeckplatten 93 und 94 versehen, die zwischen sich einen Abstand frei lassen, welcher der Breite der Abdeckung 11 der Feuchte- und Temperaturmessvorrichtung entspricht, Die Länge der Abdeckplatten 93 und 94 sowie des Troges 90 stimmt mit der Länge der Abdeckung 11 wenigstens annähernd überein· Ueber einem Ausschnitt der einen Abdeckplatte 94 sind zweckmässig ein für die statische Feuchtemessung geeigneter Feuchtemesser 95 und ein Thermometer 96 zum Messen der BadtemperatUi im Trog angebracht.

Die Abdeckung 11 wird zwischen den beiden Abdeckplatten 93 und 94 auf den Trog 90 aufgesetzt, wie in Fig. 7 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. Dabei wird dafür gesorgt, dass der Abstand zwischen der Unterseite der Abdeckung 11 und dem Spiegel der Lösung 89 im Trog 90 gleich dem Abstand ist, den

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die Abdeckung 11 beimGebrauch der Feuchte- und Temperaturinessvorrichtung von der Oberseite des bewegten Gutes 10 aufweist. Nachher wird das Gebläse 27 in Betrieb gesetzt, so dass es den gleichen luftdurchsatz hervorruft, wie das bei der Messung über dem bewegten Gut 10 der Fall ist. Es kann nun eine statische Eichung oder Kontrolle der gesamten Messvorrichtung durchgeführt werden, indem die erhaltenen Messwerte mit den Angaben der Instrumente 95 und 96 verglichen werden. Durch Wegnehmen und Hinzufügen der Abdeckplatten 93 und 94 lässt sich der Einfluss der endlichen Grosse der Abdeckung 11 auf die erhaltenen Messresultate feststellen.

Die Nachbildung der Bewegung des Gutes 10 kann in einfacher Weise mit guter Annäherung dadurch erreicht werden, dass man eine entsprechende Luftbewegung zwischen der Abdeckung 11 und dem Spiegel der Flüssigkeit 89 erzeugt. Dabei wird unter der Abdeckung die gleiche höchste Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, wie sie durch die Bewegung des Gutes 10 hervorgerufen wird. Die erwähnte Luftströmung kann mit Hilfe eines separaten Gebläses erzeugt werden, das ausserhalb des Troges 90 angeordnet wird. Man kann in vereinfachender Welse Jedoch das Gebläse 27 zur Erzeugung der gewünschten Luftströmung benützen. Hierfür wird die Abdeckung 11 gegen die Wände des Troges 90 derart abgedichtet, dass nur noch von der vorderen Schmalseite her, d.h. von links In Fig. .1 und 2» Luft in den Zwischenraum sswischen der Abdeckung und der Flüssigkeit eingesaugt werden kann.

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Der Luftdurchsatz durch das Gebläse 27 wird hierauf so erhöht, dass die gewünschte Strömung unter-der Abdeckung 11 entsteht. Für die Nachbildung einer Gutsgeschwindigkeit von 10 m/sec bei einer Breite der Abdeckung von 20 cm und einem Abstand von 1 mm zwischen Abdeckung und Flüssigkeitsspiegel ist ein Luftdurchsatz von etwa 2 L/sec erforderlich. Die Strömungsgeschwindigkeit über der Lösung darf Jedoch nicht zu hoch gewählt werden, da sonst die Lösung Ermüdungserscheinungen zeigt, was zur Verfälschung der Temperatur- und Feuchtewerte führen würde. Es gibt Fälle, in denen eine Erwärmung der abgesaugten Grenzschichtatmosphäre vor dem Vorbeiführen an dem Feuchtemessfühler 45 unzweckmässig ist, insbesondere, wenn es sich um niedrige Feuchten handelt. Dann ist oftmals eine Kühlung der abgesaugten Grenzschichtatmosphäre vorteilhafter. Hierfür kann in den Ansaugrohrstutzen 28 eine Kühlvorrichtung eingebracht sein, die anstelle der Heizvorrichtung 51 oder zusätzlich zu dieser vorhanden ist. Gegebenenfalls können die Kühlvorrichtung und die Heizvorrichtung gleichzeitig in Betrieb sein, wobei die Kühlvorrichtung unreguliert arbeitet und die Heizvorrichtung automatisch so geregelt wird, dass die gewünschte konstante Temperatur eingehalten wird.

. Anstatt auf eine vorbestimmte konstante Temperatur zu regeln, kann man, falls gewünscht, auf einen vorbestimmten konstanten Temperaturunterschied zwischen der Temperatur in der Kammer 44 und der Temperatur des Gutes 10 tinregulieren. Dies kann automatisch geschehen, wenn in der Steuerschaltung

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gemäss Fig. 4 der Widerstand 100 durch einen Temperaturfühler ersetzt wird, der wie der Temperaturaessfühler 70 die Temperatur des bewegten Gutes 10 erfasst. Es ist auch möglich, den Temperaturunterschied zwischen dem Gut 10 und der Atmosphäre In der Kammer 44 gegen null gehen zu lassen, ohne die Heizvorrichtung 51 völlig ausser Betrieb zu setzen. Dann kann ein allenfalls auftretender Temperaturabf all auf dem Weg zur Kammer 44 automatisch ausgeglichen werden·

In leichter Abänderung der in Fig. 3 gezeigten Ausführung kann die Temperaturmesszelle 70 anstatt in einem eigenen Rohrstutzen 61 in der Eintrittsöffnung des Ansaugrohrstutzens 28 angeordnet sein.

Eine vereinfachte Ausführungsformder erfindungsgemässen Feuchte- und Temperaturmessvorrichtung ist teilweise in Fig. veranschaulicht. Diese Vorrichtung weist wieder die Abdeckung 11 auf, die gleich ausgebildet und geformt ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel, jedoch keine Durchbrechung aufweist· Ein Temperaturmessfübler 70 und ein Feuchtemessfühler 45 sind an der Unterseite der Abdeckung 11 angeordnet, und sswar etwa an Jener Stelle, wo Im ersten Ausführungsbeispiel die Saugrohrstutzen 28 und 61 vorhanden sind. Die beiden Messfühler 70 und 45 befinden sich somit unmittelbar in der zwischen der Abdeckung 11 und der Oberseite des bewegten Gutes 10 eich einstellenden Grenzschichtataosphäre. Die Messfühler können wie beim ersten Ausführungsbeispiel in eine Brückenschaltung gemäss Fig. 5 eingeschaltet oder an getrennte Messtromkreiee angeschlossen sein. Durch die geometriechen Abmessungen der Messfühler 70 und 45 ist,

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beim zweiten Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen der Abdeckung 11 und dem bewegten Gut 10 nach unten begrenzt.

Zum Schluss sei noch eine andere Ausführungsvariante erwähnt, bei welcher die Abdeclcung 11 ganz fortgelassen ist. Am Apparat 25 ist der Rohrstutzen 61 mit den darin enthaltenen Tel·- len entweder fortgelassen oder verschlossen. An den Ansaugrohrstutzen 28 ist eine Schlauch- oder Rohrleitung angeschlossen, deren freies Ende an Jenen Ort geführt ist, wo man die zu untersuchende Grenzschichtatmosphäre absaugen will. Zum Erfassen der tatsächlichen Temperatur der Grenzschichtatmosphäre bzw. des bewegten Gutes ist ein Temperaturmessfühler unmittelbar beim freien Ende der erwähnten Schlauch- oder Rohrleitung angeordnet. Dieser Temperaturmessfühler übt die Funktion des Hessfühlers 70 des ersten Ausführungsbeispieles aus« Bei dieser Ausführungsvariante der Temperatur- und Feuchtemessvorrichtung kann man das freie Ende der Schlauch- oder Rohrleitung nötigenfalls an verhältnismässlg unzugängliche Stellen vorschieben.

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Claims (25)

1. Patentansprüche

   /1.)Verfahren zur Bestimmung der Feuchte oder/und der Temperatur eines bewegten Gutes unter Verwendung mindestens eines Messfühlers, der ein elektrisches Ausgangssignal in Funktion des zu bestimmenden Messwertes liefert, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abstand von einer Oberfläche des bewegten Gutes (10) und wenigstens annähernd parallel zur genannten Oberfläche eine aus unhygroskopischem, wärmedämmendem Material bestehende, flächenhafte Abdeckung (11) stationär angebracht wird, deren lineare Flächenabmessungen mehrfach grosser sind als der Abstand der Abdeckung (11) von der Oberfläche des Gutes (10), und dass die sich zwischen der Abdeckung und der Oberfläche des Gutes einstellende Atmosphäre mit dem Messfühler (45, 46} 70) in Berührung gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Abdeckung (11) und der Oberfläche des Gutes (10) mindestens fünf mal kleiner als die kleinste lineare Flächenabmessung der Abdeckung (11) eingestellt wird.
3. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der Abdeckung (11) und dem bewegten Gut (10) sich einstellende Atmosphäre mit einem Hilfsmittel (27) abgesaugt und an dem Messfühler (45? 46} 70) vorbei bewegt wird·

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Messfühler ein Feuchtemessfühler (45) verwendet und die abgesaugte Atmosphäre vor dem Vorbeiführen an dem Feuchtemessfühler auf eine vorbestimmte konstante Temperatur gebracht wird.
5. 5* Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass als Mesfühler ein Feuchtemessfühler (45) verwendet und die abgesaugte Atmosphäre vor dem Vorbeiführen an dem Feuchtemessfühler auf eine Temperatur gebracht wird, die von der Temperatur des Gutes (10) um eine vorbestimmte Temperaturdifferenz verschieden ist·
6. 6. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass als Messfühler ein Feuchtemessfühler (45) verwendet und die abgesaugte Atmosphäre vor dem Vorbeiführen an dem Feuchtemessfühler auf die gleiche Temperatur gebracht wird, die auch das Gut (10) aufweist.
7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sich zwischen der Abdeckung (11) und der Oberfläche des Gutes (10) einstellende Atmosphäre mit einer Rate von 0,05 bis 0,5 L/sec abgesaugt wird·
8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet! dass der Messfühler (451 70)

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   unmittelbar in den Zwischenraum zwischen der Abdeckung (11) und dem bewegten Gut (10) eingebracht wird.
9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (11) mittels eines Luftkissens im Abstand über der Oberfläche des Gutes (10) gehalten wird, wobei die zur Erzeugung des Luftkissens benötigte Luft aus der an die Oberfläche des Gutes angrenzenden Atmosphärenschicht entnommen vird.
10. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass zur Eichung des Messfühlers (45f 46; 70) die Abdeckung (11) in einem Abstand über einer Oberfläche eines stationären Referenzgegenstandes (89) mit bekannter Grenzschichtfeuchte oder/und Oberf lächentemperatur angeordnet wird» und dass die zwischen dem Referenzgegenstand (89) und der Abdeckung (11) vorhandene Atmosphäre mittels eines Gebläses in Bewegung versetzt wird entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des Gutes (10), dessen Feuchte bzw. Temperatur ermittelt werden soll» wobei der Abstand zwischen dem Referenzgegenstand (89) und der Abdeckung (11) gleich dam Abstand zwischen der Abdeckung (11) und der Oberfläche des Gutes (10) eingestellt wird·

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11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzgegenstand ein Bad (89) mit einer gesättigten Elektrolytlösung oder einer Schwefelsäurelösung verwendet wird*
12. 12· Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprache 1 bis 11,mit wenigstens einem Messfühler, der ein elektrisches Ausgangssignal in Funktion des zu bestimmenden Hesswertes liefert, gekennzeichnet durch eine plattenförmige Abdeckung (11) aus unhygroskopischem, wärmedämmendem Material; Mittel (14) zum stationären Anordnen der Abdeckung (11) in einem Abstand von einer Oberfläche des bewegten Gutes (10), dessen Feuchte oder/und Temperatur ermittelt werden soll und mindestens eine den Messfühler (45? 46} 70) enthaltende Kammer (44} 65) mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung, von denen die Einlassöffnung an eine Durchbrechung (20; 60) der Abdeckung (11) angeschlossen 1st und die Auslassöffnung mit einem Sauggerät (27) in Verbindung steht·
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sauggerät (27) ein Gebläse ist, das mit der Kammer zu einer baulichen Einheit vereinigt ist.
14. 14· Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (44; 65) unmittelbar auf der einen Seite der Abdeckung (11) angeordnet und an letzterer befestigt ist.

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15. 15· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14» dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler (45) in der Kammer (44) ein Feuchtemessfühler ist und die Einlassöffnung (50) der Kammer (44) mit einem Ansaugrohrstutzen (28) versehen ist, welcher eine Heiz- und/oder eine Kühlvorrichtung (51) für die in die Kammer (44) eingesaugte Atmosphäre enthält.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (44) ausser dem Feuchtemessfühler (45) auch ei* nen Temperaturfühler (46) enthält, der mit einer Steuervorrichtung (Fig. 4) zum automatischen Regeln der Heiz- bzw. Kühlvorrichtung (51) in Verbindung steht.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kammer (65) vorhanden ist, die in ihrer Einlassöffnung einen Temperaturmessfühler (70) enthält.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern (44i 60) und das Gebläse (27) zu einer baulichen Einheit vereinigt sind.
19. 19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung (20) in der plattenförmigen Abdeckung (11) bezüglich des Mittelpunktes der Abdeckung in der Bewegungsrichtung des Gutes (10) versetzt ist.: .■' ' ■ / ~ . ■ · ■■■■■.■■;'■■ ■.■'.■■

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20. 20. Torrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (11) die Form eines Rechteckes hat, dessen !Längsrichtung parallel zur Bewegungsrichtung des Gutes (10) verläuft, und dass die Durchbrechung (20) von der in der Bewegungsrichtung betrachtet hinteren Schmalseite des Rechteckes etwa die gleiche Distanz aufweist wie von den Längsseiten des Rechteckes.
21. 21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchtemessfühler (45) und ein Temperaturmessfühler (46) in entgegengesetzt wirksamen Zweigen einer elektrischen Brückenschaltung (FIg₁. 5) eingeschaltet sind, an deren Differentialausgang ein Gerät (81) für die Angabe der Feuchte des Gutes angeschlossen ist«
22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (46) in der Kammer (44) und der Tenpera turmessfühler (70) in der zweiten Kammer (65) in entgegengesetzt wirksamen Zweigen einer elektrischen Brückenschaltung eingeschaltet sind, an deren Differentialausgang ein Regelungsgerät zum Steuern der Heiz- und/oder Kühlvorrichtung (51) für die in die Kammer (44) eingesaugte Atmosphäre angeschlossen ist·
23. 23· Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass Jeder Brückenzweig, welcher einen der Hessfühler (45 ί 70 oder 46; 70) aufweist, auaserdem zwei ohmsche tfider-

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    stände (75ϊ 76 bzw. 77; 78) enthält, von denen der eine dem Messfühler parallel geschaltet ist und der andere mit der erwähnten Parallelschaltung in Reihe liegt·
24. 24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassöffnung der Kammer (44) mindestens ein Luftfilter (32) beigeordnet ist, das unhygroskopisch und thermisch indifferent ist.
25. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24t dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfilter chemisch aggressive Stoffe absorbiert.

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