DE4106225C2

DE4106225C2 - Sensor zur Bestimmung der Feuchte von grob- und feinkörnigen Schüttgütern oder feinkörnigen Schüttgütern mit grobkörnigen Bestandteilen im On-line-Betrieb

Info

Publication number: DE4106225C2
Application number: DE19914106225
Authority: DE
Inventors: Arndt Dipl Ing Goeller; Guenter Dr Sc Techn Fuchs
Original assignee: Goeller Arndt Dipl-Ing 04454 Holzhausen De
Current assignee: GOELLER, ARNDT, DIPL.-ING., O-7124 HOLZHAUSEN, DE
Priority date: 1991-02-23
Filing date: 1991-02-23
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2011-02-24
Also published as: DE4106225A1

Description

Zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes körniger Schüttgüter werden unterschiedliche prozeßmeßtechnische Verfahren und Anord nungen angewendet. Mikrowellenanordnungen sind prädestiniert für diese Meßaufgabe, da sie einen günstigen Kompromiß zwischen Kosten, Meßgenauigkeit und Meßgeschwindigkeit bieten. Werden transmittive Mikrowellenanordnungen benutzt, kann die Feuchte nicht nur an der Oberfläche des Meßgutes, sondern auch im Meßgut bestimmt werden.

Bisher bekannte Anordnungen, wie z. B. dargestellt in Mikrowel len-Feuchtemesser FXD 753 für die Sandaufbereitung, Mikrowellen magazin 3 (1977), S. 224-225, in Morgeneier, K.-D., Kupfer, K.: Bericht zur Leistungsstufe G4 des FE-Themas "Feuchtemessung von Zuschlagstoffen für die Herstellung von Betongemenge", HAB Wei mar, Sektion Baustoffverfahrenstechnik, WB Automatisierungstech nik, 1989, oder in der Patentschrift DD 251622 arbeiten bei Frequenzen von 9 bis 11 GHz. Um zu gewährleisten, daß die gemes senen Übertragungsparameter der Meßstrecke auch bei großen Feuchtebereichen in auflösbaren Grenzen bleiben, muß die Meß strecke klein gehalten werden, so daß große Körner das Verhalten der elektromagnetischen Welle erheblich beeinflussen. Eine interessante Anordnung zur Lösung des Problems wird in Birchak, J.R. et. al.: High Dielectric Constant Microwave Probes for Sen sing Soil Moisture, Proc. IEEE 62 (1974) 1, pp. 93-98 beschrie ben, bei der der Sensor groß gegenüber der Partikelgröße ist. Da dieser Sensor jedoch eine im Meßgut angeordnete dielektrische Platte enthält, deren Geometrie die Strahlungscharakteristik und damit die Dämpfung der Anordnung entscheidend beeinflußt, ist er aus Gründen der mechanischen Stabilität für Prozeß-Feuchtemes sungen in Betonmischanlagen ungeeignet.

Sowohl berührungslose als auch das Meßgut berührende on-line taugliche Anordnungen sind meistens außerdem mit erheblichem apparativem Aufwand zur Meßgutformung verbunden.

Andere Sensoren, wie z. B. die in Jacobsen, R., Meyer, W., Schra ge, B.: Density Independent Moisture Meter at X-Band. Conf. Proc. 10th EuMC, Warszawa, 8.-11.9.80, p. 216, beschriebenen, erzielen z. B. an bahnförmigen oder feinkörnigen Materialien gute Ergebnisse, lassen sich jedoch ebenfalls aufgrund ihres mechani schen Aufbaus (z. B. als Streifenleitungssensoren) nicht in einer Betonmischanlage einsetzen. Dasselbe gilt auch für die in US 4104584 beschriebene Mikrostreifenleitungs-Anordnung mit Schutz schicht zur Feuchtemessung in Getreide sowie für eine in DE-OS 32 47 017 beschriebene Anordnung zur Feuchtemessung an bahnförmi gen Materialien.

Eine Lösung des Problems der mechanischen Stabilität des Sensors bietet sich z. B. durch die Verwendung von das Meßgut durchzie henden offenen elektromagnetischen Leitungen, die ausschließlich oder nahezu ausschließlich aus Metall gefertigt werden können.

Die Verwendung derartiger offener Leitungen ist z. B. in DE 39 41 032 A1 allgemein beschrieben, wobei dort bis auf die Ver wendung einer Doppelleitung keine Aussagen über eine für Messun gen an grobkörnigen Schüttgütern geeignete Gestalt einer solchen Leitung gemacht werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen vor allem darin, daß auch für Feuchtemessungen an grobstrukturierten Schüttgütern ein mechanisch stabiler Sensor zur Verfügung ge stellt wird. Aufgrund seiner geometrischen Anordnung und Abmes sungen lassen sich die aus der Struktur des Meßgutes herrühren den Meßunsicherheiten stark reduzieren. Das Meßgut muß dabei weder in eine bestimmte Geometrie gebracht werden noch müssen Proben entnommen werden. On-line-Messungen sind mit diesem Sen sor auch unter rauhen Betriebsbedingungen möglich, so daß eine automatische Prozeßsteuerung möglich wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Sensor mit den Merkmalen im Patentanspruch gelöst. Der Sensor ist als Eindrahtleitung über Grund ausgeführt. Er kann gezielt in den Stoffstrom eingebracht werden, so daß er während der Messun gen vom Meßgut vollständig bedeckt oder umhüllt ist. Seine Ab messungen sind groß gegenüber der Korngröße des Meßguts und groß gegenüber der Wellenlänge der Meßfrequenz, sie entsprechen der Länge von etwa drei bis fünf Wellenlängen. Der Sensor kann durch den Aufbau als massiver Drahtbügel über leitender Grundfläche mechanisch sehr robust gestaltet werden. Der Anschluß an die speisende Mikrowellenquelle erfolgt über zwei Anschlußstutzen, die als koaxiale Schraubverbinder gestaltet sind. Koaxiale An passungsglieder ermöglichen eine breitbandige Anpassung an den Wellenwiderstand des Speisekabels.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 Leitungssensor,

Fig. 2 möglicher Einbauort in einer Betonmischanlage.

Der in Fig. 1 dargestellte Leitungssensor besteht aus einem als Eindrahtleitung 1 ausgeführten Leitungssystem über einer leiten den Grundplatte 2 aus nichtrostendem Stahl. Die Eindrahtleitung 1 hat die Form eines Bügels, besteht aus dickem Draht und setzt sich über koaxiale Durchführungen 5 und 6 in als koaxiale Schraubverbinder ausgeführten Anschlußstutzen 3 und 4 fort. Die Länge des Bügels wurde mit 200 mm gewählt, so daß sie groß ge genüber der maximal auftretenden Korngröße in Betonzuschlagstof fen ist. An die Anschlußstutzen 3 und 4 schließen sich die koa xialen Transformationsglieder 7 und 8 an, die für eine breitban dige Anpassung an den Wellenwiderstand des Speisekabels sorgen. Die gesamte Anordnung ist über die Anschlußstutzen 3 und 4 mit der Grundplatte verschraubt. Die Innenleiter der Anschlußstutzen sind auf der dem Bügel gegenüberliegenden Seite der Durchführun gen 5 und 6 mit diesem verschraubt, eine Nut im Innen- und Au ßenleiter sorgt für die Zugentlastung.

Claims

Sensor zur Bestimmung der Feuchte von grob- und feinkörnigen Schüttgütern oder feinkörnigen Schüttgütern mit grobkörnigen Bestandteilen , insbesondere Zuschlagstoffen der Bauindustrie im On-line-Betrieb, bestehend aus einer leitenden Grundplat te über das eine Mikrowellenmeßstrecke geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenmeßstrecke als Leitungsmeßstrecke gestal tet ist, bestehend aus einer leitenden Grundplatte (2) und einer als massiven Drahtbügel ausgebildeten Eindrahtleitung (1), deren geometrische Abmessungen groß gegenüber der Korn größe des zum messenden Mediums sind und mehrere Wellenlängen umfassen und daß der Feuchtesensor dergestalt als Zweitor ausgeführt ist, daß zwei Anschlußstutzen (3, 4) als koaxiale Schraubverbinder gestaltet sind und daß zwei ko axiale Anpassungsglieder (7, 8) eine breitbandige Anpassung an das speisende Koaxialsystem ermöglichen.