DE2334851A1 - Vorrichtung zum messen der relativen feuchte eines gasfoermigen mediums oder der gleichgewichtsfeuchte eines gutes - Google Patents

Description

Sina Aktiengesellschaft für

Instrumentierung und Automatik, Zürich (Schweiz)

Vorrichtung zum Messen der relativen Feuchte eines gasförmigen Mediums oder der Gleichgewichtsfeuchte eines Gutes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der relativen Feuchte eines gasförmigen Mediums oder der Gleichgewichtsfeuchte eines Gutes. Die Vorrichtung weist einen mit einem feuchteabhängigen elektrischen Widerstand versehenen Feuchtemessfühler auf, der in einem Halter angeordnet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der erwähnten Art so auszubilden, dass sie ein günstigeres Zeitverhalten hinsichtlich Temperatur- und Feuchtigkeitsabhängigkeit zeigt.

Diese Aufgabe ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung im wesentlichen dadurch gelöst, dass der Halter mindestens zum Teil durch einen unhygroskopischen thermischen Isolierstoffkörper mit in sich abgeschlossenen Hohlräumen gebildet ist. Vorzugsweise kann der Isolierstoffkörper aus geschäumtem polymerem Kunststoff bestehen.

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Bei einer besonders zweckmässigen Ausführungsform der Vorrichtung kann der Feuchtemessfühler in einer Ausnehmung eines plattenförmigen Trägers untergebracht sein, der im Halter sitzt, wobei die Ausnehmung durch eine am Träger anliegende Filterschicht überdeckt ist. Ebenfalls kann in einer Ausnehmung des plattenförmigen Trägers ein von der umgebenden Feuchte unabhängiger elektrischer Referenzwiderstand mit wenigstens annähernd gleicher Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes wie der feuchteabhängige Widerstand des Feuchtemessfühlers untergebracht sein. Der Halter weist zweckmässig die Form eines den plattenförmigen Träger beherbergenden Gehäuses auf, das mit mindestens einer Einlassöffnung für ein gasförmiges Medium versehen ist.

Weitere Einzelheiten und deren Vorteile ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes und aus der zugehörigen Zeichnung.

Fig. 1 veranschaulicht als erstes Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zum Messen der relativen Feuchte von gasförmigen Medien, insbesondere Luft, im Längsschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 zeigt die gleiche Ausführungsform im Längsschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 j

Fig. 3 stellt in grösserem Massstab eine Einzelheit der gleichen Ausführungsform in Vorderansicht dar;

Fig. 4 zeigt die gleiche Einzelheit in Ansicht von der Rückseite;

Fig. 5 ist ein Querschnitt nach der Linie V-V in Fig. 3 in noch grösserem Massstab;

Fig. 6 veranschaulicht als zweites Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zum Messen der relativen Gleichgewichtsfeuchte eines Gutes durch Aufsetzen auf das Gut, im axialen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 7;

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Fig. 7 zeigt die gleiche Vorrichtung im Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6.

Die in den _ .. g. 1 lind 2 dargestellte Vorrichtung zum Messen der relativen Feuchte von gasförmigen Medien, z.B. Luft, weist ein aus einem Unterteil 11 und einem Oberteil 12 bestehendes Gehäuse auf. Jeder der Gehäuseteile 11 und 12 ist aus einem unhygroskopischen thermischen Isolierstoffkörper gebildet, vorzugsweise aus einem polymeren Kunststoff, wie z.B. Polystyrol. Zumindest der das grössere Volumen aufweisende Oberteil 12 ist ein Isolierstoffkörper mit zahlreichen in sich geschlossenen, porenartigen Hohlräumen 13. Zweckmässig besteht der Oberteil 12 aus geschäumtem Kunststoff. Sämtliche Flächen des Teils 12 sind jedoch verhältnismässig glatt und frei von Poren. Der Unterteil 11 könnte aus der gleichen Materialart· bestehen wie der Oberteil 12. Es ist aber auch möglich, den Unterteil 11 aus ungeschäumtem Kunststoff zu bilden.

Der Oberteil 12 hat die Gestalt eines Kegelstumpfes und weist eine diametral durchgehende Ausnehmung 14 mit erweiterten Mündungen 15 auf, welche Einlassöffnungen für ein gasförmiges Medium bilden, dessen relative Feuchte gemessen werden soll. Ferner ist der Oberteil 12 mit einer axialen Ausnehmung 16, welche die diametrale Ausnehmung'14 kreuzt, versehen.

Der Unterteil 11 des Gehäuses ist tellerartig ausgebildet. In der Mittelpartie des Unterteils 11 sitzt ein elektrischer Stecker 17 mit drei oder mehr Steckerstiften 18, die an der Unterseite des Unterteils 11 zugänglich sind. Auf der entgegengesetzten Seite des Steckers 17 ist das eine Ende eines aus elektrischem Isoliermaterial bestehenden Trägers 20 befestigt, der die Form einer Platte hat. Dieser Träger 20 erstreckt sich längs der axialen Ausnehmung 16 und durchquert

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die diametrale Ausnehmung 14 des Oberteils 12. Die Gehäuseteile 11 und 12 bilden zusammen einen Halter für den Stecker 17 und den Träger 20. Die weitere Ausbildung des Trägers 20 und der an ihm befestigten Teile wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 erläutert.

Im plattenförmigen Träger 20 befinden sich zwei parallel nebeneinander verlaufende durchgehende Schlitze 21 und 22. Der eine Schlitz 21 enthält einen Feuchtemessfühler 23, der einen feuchteabhängigen elektrischen Widerstand 24 (Fig. 5) aufweist. Letzterer ist durch eine kleine Menge eines hygroskopischen Elektrolyten, z.B. einer Lithiumsalzlösung, gebildet. Der Elektrolyt wird durch Kapillarkräfte in der Fuge zwischen zwei dicht nebeneinander verlaufenden Stäbchen 25 und 26 von zylindrischer Form festgehalten und kann demzufolge nicht wegfliessen. Die Stäbchen 25 und 26 bestehen aus elektrisch isolierendem, unhygroskopischem Material, vorzugsweise Quarzglas, und sind an ihren Enden paarweise durch ein Klebemittel oder durch Verschmelzung miteinander verbunden. An jedem Ende des Feuchtemessfühlers ist ein Anschlussdraht 27 bzw. 28 (Fig. 3) angeordnet, der mit dem Elektrolyten 24 in Verbindung steht.

Der andere Schlitz 22 des plattenförmigen Trägers 20 enthält einen elektrischen Referenzwiferstand 29» der von der umgebenden Feuchte unabhängig ist und wenigstens annähernd die gleiche Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes wie der feuchteabhängige Widerstand 24 des Feuchtemessfühlers 23 aufweist. Vorzugsweise ist der Referenzwiderstand 29 ebenfalls durch einen Elektrolyten gebildet, der zweckmässig die gleiche Zusammensetzung wie der Elektrolyt 24 hat, aber in ein an beiden Enden hermetisch verschlossenes Röhrchen 30 (Fig. 5) aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Quarzglas, eingeschlossen ist. Anschlussdrähte 31 und 32 (Fig. 3) sind an den beiden Enden des Röhrchens 30 angeordnet.

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Der plattenförmige Träger 20 weist auf seinen beiden Flachseiten elektrische Leiterbahnen 33, 34, 35 (Fig. 3) bzw. 36, 37 auf, die zur Verbindung der Anschlussdrähte 27, 28 des Feuchtemessfühlers 23 sowie der Anschlussdrähte 31, 32 des Referenzwxderstandes 29 mit Stiften 18 des Steckers 17 vor-, gesehen sind.

Schliesslich ist jede der einander gegenüberliegenden Flachseiten des plattenförmigen Trägers 20 mit einer Filterschicht 38 (Fig. 1 und 5) belegt, welche die Mündungen der Schlitze 21 und 22 überdecken. Die Filterschichten 38 sind feuchtigkeitsdurchlässig und bestehen aus elektrisch isolierendem, unhygroskopischem Material, das vorzugsweise gegenüber aggressiven Gasen chemisch inert ist. Die Aufgabe der Filterschichten 38 besteht in erster Linie darin, den Elektrolyten 24 des Feuchtemessfühlers 23 gegen Staub und Flüssigkeitströpfchen zu schützen. Zusätzlich bieten die Filterschichten 38 aber auch einen gewissen mechanischen Schutz für den Feuchtemessfühler 23, den Referenzwiderstand 29 und die Leiterbahnen 33 bis 37. Die Filterschichten können zweckmässig je aus einem imprägnierten feinmaschigen Gewebe aus Kunststoffäden bestehen und durch ein Klebemittel am Träger 20 befestigt sein. In den Fig. 3 und 4 sind die Filterschichten der Deutlichkeit wegen nicht gezeichnet.

Die beschriebene Vorrichtung ist dazu bestimmt, auf ein elektrisches Gerät 40 (Fig. 1 und 2) aufgesteckt zu werden, das eine zum Stecker 17 passende Steckdose aufweist. Das Gerät 4G enthält elektrische Schaltungsmittel, um den feuchteabhängigen Widerstand 24 und den Referenzwiderstand 29 mit elektrischem Strom zu speisen und den jeweiligen Unterschied der Widerstandswerte der zwei genannten Widerstände 24 und 29 zu ermitteln· Dieser Unterschied der Widerstandswerte ist ein Mass für die jeweils herrschende relative Feuchte des den Feuch-

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temessfühler 23 umgebenden gasförmigen Mediums. Das Gerät 40 kann zweckmässig eine direkte in Feuchtigkeits-Prozenten geeichte Skala aufweisen.

Die in den Fig. 6 und 7 veranschaulichte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dient speziell zum Messen der relativen Feuchte eines Gutes, z.B. einer Papierbahn. Die Vorrichtung weist ein aus einem einzigen Materialstück bestehendes Gehäuse 50 auf, das aus einem unhygroskopischen thermischen Isolierstoffkörper mit zahlreichen in sich geschlossenen, porenärtigen Hohlräumen 51 gebildet ist. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus geschäumtem polymerem Kunststoff, wie z.B. Polystyrol.

Das Gehäuse 50 dient als Haltei/eines plattenförmigen Trägers 20a, der analog dem oben beschriebenen Träger 20 mit einem Feuchtemessfühler 23 und einem Referenzwider stand 29 versehen ist. Desgleichen ist der Träger 20a beidseitig mit einer Filterschicht 38 belegt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch in der Ausbildungsform gemäss den Fig. 6 und 7 der Träger 20a diametral zum Gehäuse 50 verlaufend in einer nutenförmigen Ausnehmung 52 an der Unterseite des Gehäuses 50 untergebracht. In die Oberseite des Gehäuses 50 ist ein elektrischer Stecker 53 eingelassen, der drei oder mehr von oben her zugängliche Steckerstifte 54 aufweist. Eine Anzahl elektrischer Leiter 55 verbinden den Widerstand des Feuchtemessfühlers 23 und den Referenzwiderstand 29 mit zugeordneten Steckerstiften 54. An den Stecker 53 ist ein nicht dargestelltes, mehradriges Kabel anschliessbar, das zum Verbinden der beschriebenen Vorrichtung mit einem elektrischen Gerät analog dem Gerät 40 dient.

Beim Gebrauch setzt man die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Vorrichtung auf das Gut auf, dessen Feuchte gemessen werden

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soll. In der gegen das Gut offeneni sonst jedoch geschlossenen Ausnehmung 52 stellt sich dann eine relative Luftfeuchte ein, die mit der Feuchte des Gutes im Gleichgewicht ist und auf analoge Weise wie ' arsten Ausführungsbeispiel gemessen wird. Die Vorrichtung gemäss Fig. 6 und 7 lässt sich auch wie ein Verschlusspfropfen auf ein Gefäss aufsetzen, das ein Schüttgut enthält, dessen Feuchte gemessen werden soll.

Jede der beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung hat den hauptsächlichen Vorteil, dass das als Halter für den Träger 20 bzw. 20a und somit des Feuchtemessfühlers 23 dienende Gehäuse 11, 12 bzw. 50 wegen seiner niedrigen thermischen Leitfähigkeit und seiner geringen Wärmespeicherkapazität ermöglicht, eine genaue Feuchtigkeitsmessung schon nach erheblich kürzerer Zeit zu erhalten als bisher, da der Einfluss des Gehäuses 11, 12 bzw. 50 auf das thermische Zeitverhalten des Feuchtemessfühlers 23 aussergewöhnlich gering ist. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass das Gehäuse zum überwiegenden Teil oder ganz durch einen thermischen Isolierstoffkörper mit in sich abgeschlossenen, porenartigen Hohlräumen 13 bzw. 51 gebildet ist. Da das Gehäuse 11,12 bzw. 50 ferner aus einem unhygroskopischen Körper besteht, hat es auch keinen störenden Einfluss auf die Feuchte des den Feuchtemessfühler 23 umgehenden gasförmigen Mediums und auf das Feuchteverhalten des Feuchtemessfühlers 23.

Bei nicht dargestellten Varianten der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, dass der plattenförmige Träger 20 bzw. 20a eine zusätzliche Ausnehmung aufweist, in der ein elektrisches Temperaturmesselement, z.B. ein elektrischer Widerstand mit grossem Temperaturkoeffizienten, untergebracht ist. Dieses Temperaturmesselement ist dann analog dem Feuchtemessfühler 23 und dem Referenzwiderstand 29 mittels auf dem

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Träger aufgebrachten Leiterbahnen mit zugeordneten Kontaktstiften des Steckers 17 bzw. 53 verbunden. Mit den beschriebenen Ausführungsvarianten ist es möglich, nicht nur die Feuchte, sondern zugleich auch die Temperatur des den plattenförmigen Träger 20 bzw. 20a umgebenden gasförmigen Mediums auf elektrischem Weg zu ermitteln.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   Γ 1.^Vorrichtung zum Messen der relativen Feuchte eines gasförmigen Mediums oder der Gleichgewichtsfeuchte eines Gutes, mit einem einen feuchteabhängigen elektrischen Widerstand aufweisenden Feuchtemessfühler, der in einem Halter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (11, 12 bzw. 50) mindestens zum Teil durch einen unhygroskopischen thermischen Isolierstoff körper mit in sich abgeschlossenen Hohlräumen (13 bzw. 51) gebildet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoffkörper (12 bzw. 50) aus geschäumtem polymerem Kunststoff besteht.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtemessfühler (23) in einer Ausnehmung (21) eines plattenförmigen Trägers (20 bzw. 20a) untergebracht ist, der im Halter (11, 12 bzw. 50) sitzt, und dass die Ausnehmung (21) durch eine am Träger (20 bzw. 20a) anliegende Filterschicht (38) überdeckt ist.
4. 4· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Träger (20 bzw. 20a) aus elektrischem Isoliermaterial besteht und Leiterbahnen (33 bis 37) zur Verbindung des elektrischen Widerstandes (24) des Feuchtemessfühlers (23) mit einer Kontaktvorrichtung (17 bzw. 53) trägt.

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5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (21) des plattenförmigen Trägers (20 bzw. 20a) durchgehend ist und jede der einander gegenüberliegenden Flachseiten des Trägers mit einer Filterschicht (38) belegt ist.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der umgebenden Feuchte unabhängiger elektrischer Referenzwiderstand (29) mit wenigstens annähernd gleicher Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes wie der feuchteabhängige Widerstand (24) des Feuchtemessfühlers (23) ebenfalls in einer Ausnehmung (22) des plattenförmigen Trägers (20 bzw. 20a) untergebracht ist.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Träger (20 bzw. 20a) aus elektrischem Isoliermaterial besteht und Leiterbahnen (33 bis 37) zur Verbindung sowohl des elektrischen Widerstandes (24) des Feuchtemessfühlers (23) als auch des Referenzwiderstandes (29) mit einer Kontaktvorrichtung (17 bzw. 53) trägt.
8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Träger (20 bzw. 20a) zwei parallel nebeneinander verlaufende durchgehende Schlitze (21j 22) aufweist, in denen der Feuchtemessfühler (23) bzw. der Referenzwiderstand (29) untergebracht sind, und dass jede der einander gegenüberliegenden Flachseiten des Trägers (20 bzw. 20a) mit einer die beiden Schlitze (21 j 22) überdeckenden Filterschicht (38) belegt ist.

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9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter die Form eines den plattenförmigen Träger (20 bzw. 20a) beherbergenden Gehäuses (11, 12 bzw. 50) hat, das mindestens eine Einlassöffnung (14 bzw. 52) für ein gasförmige, iedium aufweist.

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