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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts
von bewegten Stoffbahnen Die Erfindung betrifft die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts
von bewegten Stoffbahnen, insbesondere von Papierbahnen, nach dem bekannten Prinzip
der Verwendung eines ortsfesten hygroskopischen Elements, auf das der zu prüfende
Stoff durch einen Feuchtigkeitsüberträger, z. B. Luft, einwirkt.
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Das neue Verfahren besteht darin, daß die Stoffbahn, deren Feuchtigkeit
fortlaufend gemessen werden soll, z. B. Papier o. dgl. in ununterbrochener Bahn,
an der offenen Seite eines das hygroskopische Element aufnehmenden Behälters, diese
offene Seite abschließend, vorbeigeführt wird und die eingeschlossene, stets gleiche,
von der vorbeibewegten Papierbahn in Umlauf gesetzte Luft als Feuchtigkeitsträger
zwischen der Papierbahn und dem hygroskopischen Element dient.
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Dabei kann das hygroskopische Element das Dielektrikum eines für Feuchtigkeitsmessungen
an sich bekannten elektrischen Kondensators bilden, der die Abstimmung eines Aufnahme-oder
Empfangsstromkreises auf einen Erreger oder Übertragungsstromkreis beeinflußt.
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Nach diesem Verfahren wird eine ununterbrochene Messung des Feuchtigkeitsgehalts
einer fortlaufenden Papierbahn mit einfachen Mitteln in zuverlässiger Weise erreicht.
Im Gegensatz zu den bekannten Meßmethoden bleibt bei dem neuen Verfahren der Feuchtigkeitsträger
(Luft) während der ganzen Meßperiode, man kann also sagen, dauernd eingeschlossen
und wird immer und immer wieder zur Beeinflussung des hygroskopischen Elements benutzt,
bleibt somit in Unabhängigkeit von den Schwankungen des Feuchtigkeitsgehalts der
Atmosphäre. Diese eingeschlossene Luft tritt in fortgesetztem Umlauf, der durch
das Vorbeiziehen der zu messenden Stoffbahn herbeigeführt wird, durch die Löcher
einer durchlochten Platte mit dem hygroskopischen Element in Verbindung, das dann
in an sich bekannter Weise beeinflußt wird. Bei den bekannten Methoden wird der
Feuchtigkeitsträger aus der Atmosphäre angesaugt und schließlich wieder an diese
abgegeben, es ist bei denselben somit ein besonderes, die Luftbewegung herbeiführendes
Mittel notwendig.
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Gemäß der Erfindung ist das Hygrometer zwischen den beiden Platten
eines Kondensators angeordnet und bildet somit in Verbindung mit der Luft der Zwischenräume
das Dielektrikum des Kondensators. Im Unterschied zu einer bekannten Anordnung,
bei welcher Luft, die auf Feuchtigkeit zu prüfen ist, zwischen zwei Kondensatorplatten
geführt wird, wird also im vorliegenden Falle das Dielektrikum nicht von der Luft
allein, sondern von dem wesentlich stärker zu beeinflussenden und wirksamen hygroskopischen
Element in Verbindung mit der Luft, die unabhängig von der Außenluft ist, beeinflußt.
Die Änderungen des Dielektrikums sind daher nicht nur wesentlich stärker, sondern
auch allein abhängig von dem
Feuchtigkeitsgehalt des zu messenden
Stoffes. Die Meßgenauigkeit wird daher wesentlich erhöht.
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Die Zeichnung veranschaulicht in einem Ausführungsbeispiele den Apparat
zur Ausführung des neuen Verfahrens.
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Abb. i ist eine schaubildliche Teilansicht, Abb.2 ein vergrößerter
Schnitt nach 2-2 der Abb. i, wobei gleichzeitig die Schaltung der zugehörigen Stromkreise
angegeben ist, Abb. 3 ein vergrößerter Schnitt nach 3-3 der Abb. i. Abb. 4 veranschaulicht
in einer schaubildlichen Teildarstellung die Ausbildung und Anordnung des hygroskopischen
Elements.
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Mit i ist ein Paar in Abstand voneinander angeordneter Röhren bezeichnet,
über welche die Papierbahn a läuft. Diese Röhren sind in einem Block 2 gelagert
und tragen einen Behälter 3, der mit seinen halbzylindrisch ausgedrehten Seiten
4 verschiebbar auf den Rohren i ruht. In diesem Behälter ist unter dessen oberem
Rande liegend ein Kondensator angeordnet, der aus einer unteren urgelochten Metallplatte
5 und einer oberen gelochten Platte 6 besteht. Diese Platten können an dem Boden
7 des Behälters z. B. durch Bolzen 8 aus Isoliermaterial, z. B. Phenolformaldehyd-Kondensationsprodukten,
befestigt werden, wobei Scheiben 9 aus Isoliermaterial zwischen die Platten gelegt
sind, um sie im gewünschten Abstand voneinander zu halten. An gegenüberliegenden.
Seiten der Platten 5 und 6 sind Verankerungsleisten io vorgesehen, an denen die
Enden des hygroskopischen Elements ix befestigt sind, das aus einem aus künstlicher
Seide hergestellten Band besteht, dessen Enden z. B. in Siegellack getaucht worden
sind, wie dies bei x2 in Abb. 4 gezeigt ist. Die Kanten dieses Bandes werden beschnitten
und die Schußfäden entfernt, wobei nur die Kettenfäden zwischen den beiden Endteilen
i2 verbleiben. Diese Endteile können dann an den Befestigungsstreifen io durch geeignete
Mittel, z. B. Schrauben 13, befestigt werden. Wenn gewünscht, kann dieses schußfreie
Kunstseidenband mit hygroskopischen Salzen, z. B. Kobaltchlorid, behandelt werden,
um seine Empfindlichkeit zu erhöhen. Ein so gebildeter Kondensator besitzt zwischen
seinen in Abstand voneinander liegenden Leitplatten 5 und 6 ein dielektrisches Material,
das Feuchtigkeit absorbieren und abgeben kann, und zwar in Übereinstimmung mit der
umgebenden Luft, deren Feuchtigkeit durch den Feuchtigkeitsgehalt der über dem offenen
Ende des Behälters laufenden Papierbahn bestimmt wird. Daher ist jede Veränderung
in den elektrischen Charakteristiken dieses Kondensators abhängig von den Schwankungen
in dem Feuchtigkeitsgehalt des dielektrischen Materials, der in irgendeinem Maße
durch die Feuchtigkeitsschwankungen der Papierbahn bestimmt ist. Ein Maß des Feuchtigkeitsgehaltes
der Bahn und Änderungen in dem Feuchtigkeitsgehalt werden daher durch entsprechende
Änderungen in elektrischen Charakteristiken dargestellt.
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Um eine Anzeige von genügender Empfindlichkeit zu erzielen, kann die
Kapazität des Kondensators als Abstimmelement eines elektrischen Schwingungskreises
verwendet werden, das so auf Änderung der Frequenz der Schwingungen hinwirkt. Zur
Benutzung des Kondensators in dieserWeise kann er inVerbindung mit einem Sende-
und Empfangskreis gleich den für Funkzwecke verwendeten gebracht werden.
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In Abb. z ist ein Sendekreis S angegeben, der geeigneter Art sein
kann, um elektrische Schwingungen der gewünschten Frequenz zu erzeugen. Wie ersichtlich,
-enthält dieser Sendekreis eine Röhre 25 mit einer Heizbatterie 26 und einer Anodenbatterie
27 sowie Abstimmmittel, die aus einer Induktanz 28 und einer Kapazität 29 bestehen.
Diese Kapazität ist veränderlich, um die Frequenzen des Kreises nach Bedarf ändern
zu können. Das Gitter 30 der Röhre ist durch eine Gitterableitung 31 mit einer Spule
32 verbunden, die mit der Spule 28 induktiv gekoppelt und mit dem Heizkreis verbunden
ist. Ein Widerstand 33 ist in Reihe mit der Anodenbatterie 27 geschaltet, um die
Röhre zu schützen, weswegen ein Nebenkondensator 34 in den Nebenschluß gelegt werden
kann, um den Durchgang der Hochfrequenzschwingungen zu ermöglichen. Diese Übertragungseinheit
kann z. B. durch die Beschirmung 35 geschützt werden. Aus dieser Beschirmung ragt
eine Schleife 36 nach außen, die in ihrer Wirkung eine Fortsetzung der Spule 28
bildet und zur Kopplung mit dem Empfangskreis R dient. Dieser Kreis enthält eine
Spule 40, die mit der Schleife 36 lose gekoppelt und mittels der veränderlichen
Kondensatoren 41 und 42, deren einer ein Vernier-Kondensator ist, und außerdem durch
den Kondensator, der von den Platten 5 und 6 und dem hygroskopischen Element ii
gebildet ist, abgestimmt wird. Mit dem Empfangskreis ist über dem Transformator
43 ein Stromanzeiger, z. B. ein Thermogalvanometer 45, verbunden.
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Nimmt man nun an, daß der Sendekreis Schwingungen irgendeiner gewünschten
Frequenz überträgt, so können die Kondensatoren 41 und 42 eingestellt werden, bis
der Stromkreis R in Resonanz mit dem Kreis S liegt, worauf der Stromfluß durch das
Instrument 45 seinen maximalen Wert hat. Wenn nun das Element ii einer Änderung
der Feuchtigkeitsverhältnisse der Umgebung durch Änderung der Feuchtigkeit der darüberlaufenden
Papierbahn unterworfen wird, so absorbiert es oder gibt Feuchtigkeit ab, die Kapazität
dieses Kondensators ändert sich -dann, wodurch der
Kreis R außer
Resonanz mit dem Kreis S gebracht wird und die Größe des Stromes, die durch das
Instrument 45 hindurchgeht, abnimmt. Die Kondensatoren 41 und 42 können dann wieder
eingestellt werden, um den Kreis R in Resonanz mit dem Kreis S zu bringen, worauf
die Einstelländerung der Kondensatoren 41 und 42 eine Kapazitätsänderung darstellt,
die durch die Änderung der Feuchtigkeit in dem hygroskopischen Element und infolgedessen
in der Papierbahn hervorgerufen wird. Da sowohl eine Zu- als auch eine Abnahme der
Kapazität des Abstimmkondensators bei in Resonanz liegenden Kreisen diese außer
Resonanz bringen und so den Ausschlag des Instruments 45 verringern würden, so würde
eine solche Abnahme an sich nicht anzeigen, ob die Feuchtigkeit der Bahn zu- oder
abnimmt. Dieses Instrument 45 kann so ausgeführt sein, daß es anzeigt, ob das eine
oder das andere geschieht, jedoch nur bei solcher Abstimmung der Stromkreise, daß
sie auf der einen oder anderen Seite des Resonanzpunktes bleiben, so daß Stromschwankungen
in dem Instrument Feuchtigkeitsschwankungen in einer entsprechenden Richtung darstellen,
wobei diese besondere Richtung davon abhängt, auf welcher Seite des Resonanzpunktes
die Kreise gehalten sind. In dem Falle kann das Instrument 45 unmittelbar zur Feuchtigkeitskontrolle
der Papierbahn geeicht werden.