DE3317200A1

DE3317200A1 - Verfahren und einrichtung zur messung der feuchte von schuettguetern

Info

Publication number: DE3317200A1
Application number: DE19833317200
Authority: DE
Inventors: Horst 5000 Köln Aichmann; Klaus 5204 Lohmar Dietrich; Günter Prof. Dr. 5020 Frechen Nimtz; Karl-Heinz Dr. 5000 Köln Unkelbach
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: UNKELBACH, KARL-HEINZ, DR., 5000 KOELN, DE
Priority date: 1983-04-19
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1984-10-25

Description

Anlage zum Patentgesuch der
Verfahren und Einrichtung zur Messung der Feuchte von Schüttgütern Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Messung der Feuchte von Schüttgütern.
Die Messung der Feuchte in inhomogenen Substanzen, besonders in Schüttgütern wie zum Beispiel Kohle, Erze, Sande oder dergleichen ist bisher nahezu ungelöst, besonders im Online-Betrieb, bei dem die Meßgröße kontinuierlich und ohne Zeitverzögerung gewonnen wird. Die bisher üblicherweise angewandte Methode zur Bestimmung des Wassergehalts einer feuchten Probe, nämlich die Erhitzung der Probe bis zur Gewinnung der Trockensubstanz und Bestimmung der Gewichtsabnahme unter definierten Randbedingungen, ist in den meisten Fällen nur ein Notbehelf. Zur Online-Messung gibt es verschiedene Verfahren, die mit der elektrischen Leitfähigkeit, elektrischen Kapazität, Neutronenabsorption oder ähnliches arbeiten. Die Methode, die bei der Feuchtemessung zur Zeit den höchsten Entwicklungsstand hat, ist die der Absorption beziehungsweise Reflexion von Mikrowellen. Bei dieser Methode gibt es jedoch einige Nachteile: Es muß eine definierte Meßstrecke oder mindestens eine definierte Oberfläche einer feuchten zu messenden Probe aufrechterhalten werden; die Kornform, die Schüttdichte und der Aschegehalt der feuchten Probe wirken sich störend auf das Meßergebnis aus. Bei der Verwirklichung dieser bekannten Meßmethode ist daher eine aufwendige Probennahme und Probenvorbereitung erforderlich, die einer Online-Messung im Wege steht, und die Parallelmessung der Störgrößen verursacht ebenfalls erheblichen Aufwand, wobei eine hohe Genauigkeit des Meßergebnisses immer noch nicht gegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem bekannten Feuchtemeßverfahren die folgenden Nachteile a) Probennahme und Probenvorbereitung sowie b) parallele Messung anderer Größen wie Kornform, Schüttdichte, Temperatur und Aschegehalt zu beseitigen und c) hohe Kosten zu mindern.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Messung der Feuchte von Schüttgütern erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Leitung mit Mikrowellen-Generator und Antenne durch Anpassung des Wellenwiderstandes der Leitung an den Wellenwiderstand der Umgebung bestimmter Feuchte frei von Wellenreflexionen gemacht wird, daß die Antenne in das zu messende feuchte Schüttgut eingeführt wird, und daß bei einer Anderung der Feuchte der Antennenumgebung ein Teil der von der Antenne abgestrahlten Energie in die Leitung reflektiert und von einem Detektor gemessen wird.
Das erfindungsgemäße Feuchtemeßverfahren läßt sich im Online-Betrieb durchführen, eine Probennahme und Probenvorbereitung des zu messenden feuchten Schüttgutes ist nicht erforderlich und die Kornform, die Schüttdichte, der Aschegehalt sowie andere mögliche Störgrößen des Schüttgutes beeinflussen das Meßergebnis nicht negativ.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Hilfe einer Eichung mit Referenzproben bekannter Feuchte die Feuchte des zu messenden Schüttgutes mit der Größe der Antennenfehlanpassung korreliert.
Die Erfindung und deren weiteren Merkmale und Vorteile werden anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung der Feuchte eines Schüttgutes 10, beispielsweise feuchte feinkörnige Kohle. Die Meßeinrichtung besteht aus einem Mikrowellen-Generator 11, einer Uniline 12, welche die Hochfrequenzwellen nur in einer Richtung durchläßt, einer Verzweigung beziehungsweise einem Mikrowellenenergieverteiler 13, einem Koaxialkabel 14, einer Antenne 15 sowie einem Detektor 16 und Anzeige 17. Der Generator 11 erzeugt Mikrowellen mit einer Frequenz von etwa 2 GHz, die durch die Uniline 12 und das Koaxialkabel 14 zur Antenne 15 gelangen und von dieser in die Umgebung abgestrahlt werden. Der Wellenwiderstand dieser Anordnung muß gleich dem Wellenwiderstand der Umgebung sein, wenn die gesamte Energie abgestrahlt und keine Energie reflektiert werden soll. Dieser Abgleich wird für eine bestimmte Feuchte der Umgebung, zum Beispiel für trockenes Schüttgut im Generator 11 oder mit Hilfe eines Abstimmelements in der Zuleitung zur Antenne durchgeführt.
Dabei wird keine Energie in die Koaxialleitung 14 zurückgeführt und dementsprechend gibt der Detektor 16 kein Signal ab. Wenn sich jedoch die Feuchte der Umgebung der Antenne 15 ändert, nämlich indem die Antenne 15 in das feuchte Schüttgut 10 eingeführt wird oder indem über die Antenne 15 herum ein Strom des feuchten Schüttgutes 10 geführt wird, wird ein Teil der von der Antenne abgestrahlten Mikrowellenenergie reflektiert und vom Detektor 16 gemessen sowie von der Anzeige 17 angezeigt.
Mit Hilfe einer Eichung mit Referenzproben bekannter Feuchte kann man also die Feuchte mit der Größe der Antennenfehlanpassung korrelieren.
Die Messung erfolgt, indem die Antenne 15 in das zu messende feuchte Schüttgut 10 hineingesteckt wird. Die Antenne 15 ist plattenförmig in der Streifenleitertechnik ausgeführt, je nach zu messendem Substratmaterial bis zur Handteller-Größe, die mit einer Verschleiß-Schutzschicht, zum Beispiel aus Polyurethan umgeben ist. Die Größe des erfaßten Bereiches ist je nach Material und Feuchte einige cm bis einige 10 cm. Es ist also nicht notwendig, eine Oberfläche oder eine Meßstrecke des zu messenden feuchten Schüttgutes definiert herzustellen, so daß geometrische Unsicherheiten entfallen. Außerdem haben Versuche mit an der Antenne 15 vorbeibewegtem feuchtem Erz ergeben, daß die Messempfindlichkeit gegenüber der Schüttdichte sehr gering ist. Durch das erfindungsgemäße einfache Meßverfahren sowie durch die erfindungsgemäße Meßeinrichtung wird es möglich, mehrere Meßstellen, zum Beispiel auf einem mit feuchtem Schüttgut beladenen Förderband mit nur einem Auswertesystem zu betreiben und zeitliche sowie örtliche Mittelungen, zum Beispiel Messung der Anfangsfeuchtigkeit sowie der Endfeuchtigkeit, durchzuführen. Bei erhöhten Ansprüchen an die Meßgenauigkeit ist es möglich, eine oder mehrere Referenzstellen mit Material bekannter Feuchte beizustellen und in kurzen Abständen die Meßeinrichtung zu eichen.
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Claims

Patentansprüche Verfahren zur Messung der Feuchte von Schüttgütern wie feuchte feinkörnige Kohle, Erze, Sande oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung mit Mikrowellen-Generator und Antenne durch Anpassung des Wellenwiderstandes der Leitung an den Wellenwiderstand der Umgebung bestimmter Feuchte frei von Wellenreflexionen gemacht wird, daß die Antenne in das zu messende feuchte Schüttgut eingeführt wird und daß bei einer Änderung der Feuchte der Antennenumgebung ein Teil der von der Antenne abgestrahlten Energie in die Leitung reflektiert und von einem Detektor gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Eichung mit Referenzproben bekannter Feuchte die Feuchte des zu messenden Schüttgutes mit der Größe der Antennenfehlanpassung korreliert wird.
3. Einrichtung zur Messung der Feuchte von Schüttgütern, gekennzeichnet durch einen Mikrowellengenerator (11) mit einer Frequenz von 0,5 bis ca. 7,5 GHz, der über eine Uniline (12) und über eine Koaxialleitung (14) mit einer in das zu messende feuchte Schüttgut (10) einführbaren Antenne (15) verbunden ist, wobei an die Koaxialleitung über eine Verzweigung (13) ein Detektor (16) gegebenenfalls mit Anzeigegerät (17) zur Messung der vom feuchten Schüttgut in die Koaxialleitung reflektierten Mikrowellenergie angeschlossen ist.