DE2146386C3

DE2146386C3 - Anordnung zum Erfassen der Feuchte von Tabak o.a. rauchfähigem Gut

Info

Publication number: DE2146386C3
Application number: DE2146386A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dipl.-Phys. 2000 Hamburg Wochnowski
Original assignee: Hauni Werke Koerber and Co KG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1971-09-16
Filing date: 1971-09-16
Publication date: 1980-10-02
Also published as: FR2154013A5; JPS5749859B2; DE2146386B2; GB1406838A; CA973613A; BG26800A3; DE2146386A1; JPS4838795A; IT967394B; US3777258A; RO68303A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen der Feuchte von Tabak oder ähnlichem rauchfähigem Gut, mit einem Träger für den Tabak, dem eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zugeordnet sind, die gemeinsam einen Meßkondensator eines elektrischen Schwingkreises bilden, der ein Mittel zum Steuern seiner Frequenz aufweist, und mit einem Meßgerät zum Erfassen einer von der Feuchte des Tabaks abhängigen elektrischen Größe des Schwingkreises bei Resonanz verbunden ist.

Eine gattungsgemäße Anordnung zum Erfassen der Feuchte von Tabak, wie sie z.B. durch die DE-PS 35 380 bekannt ist, hat sich an sich gut bewährt. In der Praxis haftete ihr ursprünglich der Mangel an, daß der Meßwert außer durch die Feuchte auch noch durch die Masse des zu messenden Tabaks beeinflußt wird. Eine Meßanordnung, durch die der Einfluß der Masse bei Tabak praktisch restlos ausgeschaltet wird, besteht aus einer Schwingförderrinne, die einen besonderen, sich in Förderrichtung des Tabaks erstreckenden Meßkanal enthält, Der Meßkanal, der V-förmig ausgebildet ist, ist so in der Schwingförderrinne angeordnet, daß er praktisch immer den gleichen Tabakdurchsatz aufweist wobei natürlich vorausgesetzt ist, daß die zugeführte Tabäkrhenge mindestens so groß wie die Aufnahmekapazität des Meßkanals ist, Eine die Fördermenge des Tabakkanals überschreitende Tabakmenge wird in unter dem Meßkanal liegende Partien der Schwingförderrinne abgegeben. In den Seilenwänden des V-förmigen Meßkanals befinden sich die Elektroden des Meßkondensators des Schwingkreises. Sie sind so angeordnet, daß von ihnen ausgehende elektrische Feldlinien von Elektrodenteilen, die einem Schenkel des V-förmigen Meßkanals zugeordnet sind, zu Elektrodenteilen gelangen, die dem anderen Schenkel zuf eordnet sind. Dabei durchsetzen die elektrischen Feldlinien den

IQ Tabak. Eine solche Anordnung ist u. a. durch die DE-PS 1150 535 bekannt. Die DE-OS 15 98 563 zeigt eine ähnliche Meßrinne, bei der eine in einem ersten Förderabschnitt gemäß der vorgenannten DE-PS 11 50 535 ausgebildete Meßrinne in einem nachgeordneten zweiten Förderabschnitt in eine insgesamt V-förmig ausgebildete Meßrinne mit einem weiteren Meßkondensator übergeht. Die zwei hintereinander angeordneten Meßkondensatoren sind mit einer Auswertanordnung verbunden, die ein von Feuchteeinflüssen bereinigtes Meßergebnis für die Menge des von der Förderrinne geförderten Tubaksirornes liefert.

Die eingangs erwähnte Meßanordnung hat sirh insbesondere mit einer gemäß DE-PS 11 50 535 ausgebildeten Schwingförderrinne seit einer Reihe von Jahren in der Praxis bewährt. Sie liefert hochgenaue Ergebnisse, d. h. die Abweichungen des Meßwertes von dem tatsächlichen Feuchtewert des Tabaks betragen nur Bruchteile eines Prozente;. Ein Problem der bekannten Meßanordnung besteht aber darin, daß Tabak in bestimmten Zuständen, z. B. ganze Tabakblätter, schlecht oder gar nicht einer Feuchtemessung unterworfen werden können. Auch besteht eine gewisse Schwierigkeit der bekannten Meßanordnung, die sich besonders bei der Verwendung des Meßwertes zur

J5 Regelung von Feuchteanlagen oder Trocknern bemerkbar macht, dann, daß die Kennlinie Feuchtegrad/elektri scher Meßwert in dem bei Tabak interessierenden Bereich nicht linear ist.

Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, ein Meßgerät zu schaffen, das für Tabak in praktisch jeder Form verwendbar ist und dessen Kennlinie sich für die Regelung von Feucht- oder Trocknungsanlagen gut eignet.

Diese Aufgabt- wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die bc.den Elektroden des Meßkondensators in einer Ebene angeordnet und einer Begrenzungsfläche des Tabaks zugeordnet sind, daß die erste Elektrode in mehrere elektrisch miteinander verbundene Teilelektroden unterteilt ist. daß die /weite Elektrode /wischen diesen Teilelektroden angeordnet ist. und daß dem Träger ein Mittel zum Pressen des Tabaks zugeordnet ist.

Die Anordnung der beiden Elektroden des Meßkondensators in einer Ebene sowie deren Zuordnung zu einer Begrenzungsfläche des Tabaks ermöglicht, den Tabak in jedem Zustand, also auch ganze Tabakblätter, zu messen. Durch die besondere Anordnung der zwei Elektroden eines Meßkondensators bilden die von ihnen ausgehenden elektrischen Feldlinien ein sogenanntes Streufeld, Dieses sich zwischen zwei Elektroden ausbildende Streufeld durchdringt nur relativ kleine Zonen des Tabaks, so daß, wenn ausgerechnet diese Zone bezüglich ihres Feuchtegrades stark von demjenigen ihrer Umgebung abweicht, der Meßwert nicht

repräsentativ für den gesamten Tabakstrom ist. Dem begegnet die Erfindung durch das Merkmal, daß die erste Elektrode in mehrere elektrisch miteinander verbundene Teilelektroden unterteilt ist, wobei die

zweite Elektrode zwischen diesen Teilelektroden angeordnet ist Die Unterteilung der Elektroden in mehrere Teilelektroden vergrößert das Streufeld der elektrischen Feldlinien, was der MeOgenauigkeit zugute kommt. Durch die besondere Anordnung der Elektroden des Meßkondensators erhält man außerdem eine lineare Kennlinie Feuchtegrad/elektrischer Meßwert in dem bei Tabak interessiei enden Bereich. Mit dem letzten Merk-Tial der erfindungsgemäßen Lösung, nämlich daß dem Träger ein Mittel zum Pressen des Tabaks zugeordnet ist, wird der Einfluß von Masseoder Dichteänderungew des Tabakstromes auf das Meßergebnis unterbunden, indem durch das Pressen eine gleichmäßige Tabakdichte im Meßbereich gewährleistet wird, d. h. Schwankungen in der Schichthöhe des Tabakstromes können das Meßergebnis nicht beeinflussen. Das Pressen eines Gutes während der Feuchtemessung ist an sich bekannt. So zeigt die DE-OS 14 98 570 ein Verfahren zum Bestimmen des Wassergehaltes in Gießereisand, bei dem aufeinanderfolgend Sandproben in einem Meßzylinder verdichtet werden. In dem Meßzylinder sind zwei Kupferplatten, die r:ie beiden Elektroden eines Meßkondensators bilden, einander gegenüberliegend angeordnet.

Wie ausgeführt wurde, wird durch die erfindungsgemaße Aufteilung der ersten Elektrode in mehrere elektrisch miteinander verbundene Teilelektroden eine gewisse Mittelwertbildung der Meßgröße erreicht. Dieser Effekt läßt sich noch verstärken, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung auch die /weite Elektrode in mehrere elektrisch miteinander verbundene Teilelektroden unterteilt ist. die mit den Teilelektroden der ersten Elektrode paarweise in der Ebene angeordnet sind.

In modernen Tabakverarbeitungsanlagen wird die Behandlung des Tabaks nach Möglichkeit während seiner ununterbrochenen Förderung vorgenommen. Eine Feuchtemessung während der Tabakförderung, bei der der Fördervorgang möglichst wenig gestört werden soll, ist cn bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung. Hierbei ist somit der Träger für den Tabak ein Tabakförderer, vorzugsweise ein endlos 'imlaufcnder Tabakförderer. Eine geringe Störung des Fördervorganges erhält man gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch, daß die Pressung des Tabaks für die Feuchtemessung mittels eines Preßforderers vorgenommen wird, wobei der Preßförderer zur besseren Anpassung an schwankende Tabakmengen in Rirhtung auf den Tabakförderer bewegbar angeordnet sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt um⁴ wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine Vorrichtung zum Erfassen der Feuchtigkeit eines Tabakstromes in einer Seitenansicht.

Fig. 2 die Elektroden der Vorrichtung der Fig. 1 in einer Draufsicht,

F i g. 3 einen perspektivischen Ausschnitt der Elektroden der Fig. 2 mit Feldlinien eines elektrischen Wechselfeldes /wischen den Elektroden.

Fig. 4 Schaltungseinzelheiten einer den Elektroden zugeordneten Meßanordnung,

Fig.5 ein Diagramm, welches die Abhängigkeit des f euchtemeßwerles vom Preßdruck des Tabaks zeigt.

Die Vorrichtung zum Erfassen der Feuchtigkeit eines Tabakstromes de;¹ Fi g, 1 besteht aus einem Träger 1 in Form eines als Förderband 2 ausgebildeten, endlos umlaufenden Tabakforderers für Tabak 3, einem darüber angeordneten Preßfördefef 4 als Mittel zürn Pressen des Tabaks 3 auf dem Träger 1, einem Zuförderer 6 und einem Abförderer 7.

Das Förderband 2, das eine Begrenzungsfläche 5 fur den Tabak 3 bildet, ist um Rollen 8,9 gelenkt, von denen die Rolle 8 in Richtung von Pfeil 11 antreibbar ist. Das obere Trum des Förderbandes 2 ist über eine Isolierplatte 12, die gute Hochfrequenzeigenschaften aufweist, geführt, an deren Unterseite Elektroden 13,14 (Einzelheiten siehe Fig.2) befestigt sind. Die Isolierplatte Ϊ2 dient gleichzeitig als Widerlager für den Preßförderer 4. Der Preßförderer 4 weist Rollen 16, 17 auf, die an einem Träger 18 gelagert sind, und um die ein Förderband 19 geführt ist. Das untere Trum des Förderbandes 19 ist über eine am Träger 18 befestigte Stützplatte 21 geführt. Der Preßförderer 4 ist an Lenkern 22, 23 in Richtung von Doppelpfeil 24 verschwenkbar gelagert, so daß er durch sein Eigengewicht der. auf dem Förderband 2 befindlichen Tabak 3 zusammendrückt. Die Rolle 16 ist in Richtung von Pfeil 26 antreibbar. Am Lager der Rolle *7 ist ein Hebel 15 gelagert, der einen Thermowiderstand 20 zum Erfassen der Temperatur des Tabaks 3 trägt und auf dem Tabak 3 schleift.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Isolierplatte 12 -nit den Elektroden 13 und 14 in Richtung des Pfeiles Il in Fig. I. Die Elektroden 13 und 14, die einen Meßkondensator 27 bilden, bestehen jeweils aus mehreren miteinander verbundenen Teilelektroden 13a bzw. 14a, wobei eine Teilelektrode 13a jeweils zwischen zwei Teilelektroden 14a angeordnet ist. Leitungen 28 und 29 dienen zum Verbinden der Elektroden 13 b/w. 14 mit einer Meßanordnung, die in F i g. 4 gezeigt ist.

Fig. 3 zeigt den Verlauf von Feldlinien 31 eines elektrischen Wechselfeldes /wischen Teilelektroden 13a und 14a.

Die Meßanordnung der Fig.4 weist tinen Hochfrequenzgenerator 32. einen Meßschwingkreis 33. ein Rohrenvoltmeter 34 und eine Temperaturkompensationsanordnung 36 auf. Der Meßkondensator 27, der hier nicht in seiner tatsächlichen Form, sondern symbolisch dargestellt ist. ist Bestandteil des Meßschwingkreises 33 mit weiteren Kondensatoren 37, 38, 39 und 41 einer Spule 42 sowie einem Drehkondensator 43. der von einem Motor 44 mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Mit dem Meßschwin^kreis 33 ist über Spulen 46, 47 und einen Kondensator 48 der Hochfrequenzgenerator 32 in Dreipunktschaltung angekoppelt, der im wesentlichen von einer Pentode 50. einer Spule 49 und Kondensatoren 51, 52 gebildet wird. Über Kondensatoren 53, 54 ist ein Hochfrequenzgleichnchter 56 elektrisch angekoppelt, der die Hochfrequenzströme gleichrichtet und über einen Widerstand 57 das Steuergitter einer Pentode 58 steuert, deren Anodenspannung über einen Widerstand 59 das Schirmgitter der Pentode 50 steuert. Kondensator?n 61, 62 und 61 sind Siebkondensatoren. Widerstände 64, 66, 67, 68 haben .Spannungsteilerfunktionen, Widerstand b9 ist ein Anodenwiderstand.

F.in Hochfreq'snzgleichrichter 71, Widerstände 72, 73. ein Kondensator 74 und eine Pentode 76 bilden das Röhrenvoltmeler 34, in dem Anodenkreis der Pentode 76 ist ein Anzeigeinstrument 7? eingeschaltet. Durch ein Potentiometer 78 kann die Empfindlichkeit der Feuchtemessung beeinflußt werden. Kondensator 79 ist ein Siebkondensator, 2h Widerstand 81, ein Potentiometer 82 und Widerstände 83, 84 der Temperaturkompensationsanordnung 36 haben Spafinungsteilerfunktionen. Der T hermöwiderstand 20 bildet mit Widerständen 85,

8ö, 87) 88 cine Wheatstone-Brückensehaltung, in deren Diagonale ein Potentiometer 89 liegt. Die Spannungsänderungen vom Potentiometer 89 gelangen über Potentiometer 91, 82, 92 sowie den Widerstand 83 und einen Widerstand 93 auf das Bremsgitter der Pentode 76 im Röhrenvoltmeter 34* Widerstand 94 ist der Gittervorwiderstand für das Schirmgitter der Pentode 76.

F i g. 5 zeigt ein Diagramm mit Meßkennlihien, die die Abhängigkeit eines Meßergebnisses bei der Feuchte^ messung von Tabak in Abhängigkeit eines auf den Tabak ausgeübten Preßdruckes darstellen. In dem Diagramm ist auf der Abzisse der Preßdruck in kp/m² und auf der Ordinate die Meßanzeige in Milli-Ampere aufgetragen. Eine Kennlinie A gilt für Schnittabak mit einem Wasseranteil von 15,2% und eine Kennlinie Sgill für Strips mit einem Wasseranteil von 16,8%.

Für beide Tabaksorten ergibt sich ein Ansteigen des Meßwertes mit dem Ansteigen des Preßdruckes. Hieraus ist zu folgern, daß bei der Feuchtemessung der auf den Tabak ausgeübte Preßdruck konstant gehalten werden muß.

Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß F i g. 1 bis 4:

Von dem Zuförderer 6 wird Tabak 3 in einem kontinuierlichen Strom auf das Förderband 2 gefördert, wobei das Niveau des Tabaks 3 auf dem Förderband 2 stets oberhalb des Niveaus der Feldlinien 31 des Meßkondensators 27 liegt. Je nach Schichthöhe des Tabaks 3 auf dem Förderband 2 wird der Preßförderer 4 mehr oder weniger angehoben, wobei er aufgrund seines Eigengewichtes einen gleichbleibenden Preßdruck auf den Tabak 3 ausübt. Da der Preßförderer 4 ein Vielfaches des unter ihm befindlichen Tabaks 3 wiegt, ist der Einfluß von Niveauunterschieden des Tabakstromes auf die Flächenpressung der mit dem Förderband 2 in Berührung stehenden Tabakschicht vernachlässigbar klein und führt zu keiner Verfälschung des Meßwerts. Der Tabak 3 wird zwischen dem Förderband 2 und dem Förderband 19 des Preßförderers 4 über die Elektroden 13 und 14 des Meßkondensators 27 gefördert.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Meßanordnung der F i g. 4 beschrieben:

laufendem Drehkondensator 43 wird die im wesentlichen durch die Spule 42, Kondensator 38 und Meßkondensator 27 bestimmte Eigenfrequenz des Meßschwingkreises 33 periodisch geändert. Die FreqUenz des Hochfrequenzgenerators 32, der wegen der über den Hochfrequenz-Gleichrichter 71 erfolgenden Rückkopplung amplitudenstabiÜsiert ist, wird so gewählt, daß sie etwa in der Mitte der sich periodisch ändernden Eigenfrequenz des Meßschwingkreises 33

ίο liegt, wobei der durch den Drehkondensator 43 bestimmte Eigenfrequenzbereich des Meßschwihgkreises 33 so gewählt ist, daß dieser bei jeder Umdrehung des Drehkondensators 43 einmal in Resonanz mit dem Hochfrequenzgenerator 32 kommt. Auf diese Weise

is liegt an den Elektroden 13 und 14 des Meßkondensators 27 eine hochfrequente Spannung und zwischen den Teilelektroden 13,i und 14a bilden sich ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld (siehe F i g. 3) aus. Von dem Röhrenvoltmeter 34 werden Spannungsspitzen, die

2Ö auftreten, wenn der MeBschwingkreis 33 mit dem Hochfrequenzgenerator 32 in Resonanz kommt, erfaßt Und an dem Anzeigeinstrument 77 angezeigt. Die Höhe dieser Spannungsspitzen ist abhängig von den dielektrischen Verlusten des Meßkondensalors 27, die wiederum abhängig sind von der Feuchtigkeit des über die Elektroden 13 und 14 des Meßkondensators 27 geförderten Tabaks 3.

Da die Meßanzeige von der Temperatur des Kondensatovi/ihalles, also des Tabaks 3 abhängt, ist dem Meßkondensator 27 der Thermowiderstand 20 zugeordnet. Dieser Thermowiderstand 20 schleift mittels des Hebels 15 auf dem Tabak 3 und bewirkt am Potentiometer 89 der Wheatstone--8rücke eine der Temperatur entsprechende Spannungsänderung, die die Vorspannung der Pentode 76 des Röhrenvoltmeters 34 steuert, so daß Fehlmessungen aufgrund der Temperaturschwankungen des Tabaks 3 kompensiert werden.

Das an dem Anzeigeinstrument 77 anstehende Meßsignal wird in der tabakverarbeitenden Industrie für Regelvorgänge bei der Tabakaufbereitung, z. B. beim Feuchten, Trocknen, Sossieren von Flavourn des Tabaks verwendet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 21 46 3S6

1. Anordnung zum Erfassen der Feuchte von Tabak oder ähnlichem rauchfähigen Gut, mit einem Träger für den Tabak, dem eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode zugeordnet sind, die gemeinsam einen Meßkondensator eines elektrischen Schwingkreises bilden, der ein Mittel zum Steuern seiner Frequenz aufweist, und mit einem Meßgerät zum Erfassen einer von der Feuchte des Tabaks abhängigen elektrischen Größe des Schwingkreises bei Resonanz verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (13, 14) des Meßkondensators (27) in einer Ebene angeordnet und einer Begrenzungsfläche (5) des Tabaks (3) zugeordnet sind, daß die erste Elektrode (13) in mehrere elektrisch miteinander verbundene Teilelektrode (13a; unterteilt ist. daß die zweite Elektrode (14) zwischen diesen Teilelektroden angeordnet ist, und daß dem Träger (1) ein Mittel zum Pressen des Tabaks zugeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (14) in mehrere elektrisch miteinander verbundene Teilelektroden (14aJ unterteilt ist, die mit den Teilelektroden (13a,J der ersten Elektrode (13) p&jrweise in der Ebene angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) ein endlos umlaufender Tabakförderer (2) ist.

4. Anordung nach einem oder mehreren der vornergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Pressen des Tabaks (3) ein Preßförderer (4) ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßförderer (4) in Richtung auf den Tabakförderer bewegbar angeordnet ist.