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Einrichtung zur Bestimmung der Kenngröße eines Materials, z. B. des
Gewichts pro Flächeneinheit von band- oder blattförmigem Material Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Kenngröße eines Materials bzw. von
deren Abweichungen von einem bestimmten Sollwert, insbesondere zur Feststellung
des Gewichts je Flächeneinheit von Blattmaterial und von laufenden Materialbänclern
bzw. von deren Gewichtsabweichungen.
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Es ist bereits bekannt, den dielektrischen Wert eines Materials mittels
eines erregenden Hochfrequenzschwingungskreises und eines geschlossenen Empfangsstromkreises,
die induktiv oder kapazitiv gekoppelt sind, zu messen. Namentlich ist es auch nicht
mehr neu, in einer Einrichtung der hier in Betracht kommenden Art einen auf ein
Meßinstrument einwirkenden und mit Kondensatorplatten für den Durchgang des zu prüfenden
Materials ausgestatteten Empfängerkreis induktiv oder kapazitiv mit einem Erregerschwingungskreis
zu koppeln und im Meßinstrument Material-bzw. Gewichtsabweichungen durch die von
diesen abhängigen Änderungen in der Kapa-::ität des Kondensators anzeigen zu lassen,
nachdem ein Probestück von Sollwert zwischen die Kondensatorplatten eingelegt und
der Empfängerkreis mit dem Erregerkreis auf einen bestimmten Grad von Resonanz derart
abgestimmt worden ist, daß dabei das Meßinstrument auf eine Nullmarke einspielt.
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Die Neuerung bei einer solchen Meßanlage besteht nun in .erster Linie
darin, daß zwecks Abstimmung der beiden. Schwingungskreise auf jenen Resonanzgrad
beim Einstellen auf eine bestimmte Materialprobe im Empfängerkreis ein veränderlicher
Hilfskondensator und ein Kondensator mit Feineinstellung (Vernier-Kondensator) zu
dem das Prüfungsmaterial umschließenden Hauptkondensator parallel geschaltet sind.
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.Dabei kann parallel zum Hauptkondensator und den Hilfskondensatoren
ein Kontrollkondensator vorgesehen sein, der bei Anschaltung eines Hilfskondensators
von Hand oder autoinatisch zwecks Prüfung der Abstimmung der Schwingungskreise in
den Stromkreis eingeschaltet wird und eine solche Kapazität besitzt, daß bei ausgeschaltetem
Hilfskondensator und weder durch ein Probestück noch durch zu prüfendes Material
belegtem Hauptkondensator der Stromkreis die gleiche Frequenz annehmen kann, wie
sie der Hilfskondensator bei eingelegtem. Normalprobestück erteilt.
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Weiter kann das automatische Ausschalten des veränderlichen Hilfskondensators
und das gleichzeitige Einschalten des Kontrollkondensators durch eine von dein Prüfungsmaterial
gesteuerte elektromagnetische Vorrichtung erfolgen.
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Weitere Neuerungen der gekennzeichneten Einrichtung werden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung erläutert werden, die den Gegenstand
der Erfindung
in einem Ausführungsbeispiel 'zur Bestimmung von Gewichten nach dem Strommeßverfahren
veranschaulicht.
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Abb. i zeigt in schaubildlicher Darstellung einen Apparat, durch den
das laufende Gewicht einer sich bewegenden Bahn gemessen und angezeigt werden kann;
Abb.2 ist ein senkrechter Schnitt durch einen in Verbindung mit diesem Apparat benutzten
Kondensator nach der Linie 2-2 der Abb. i ; Abb. 3 ist ein Querschnitt nach der
Linie 3-3 der Abb-. 2; Abb. 4 ist ein Schaltschema der elektrischen Stromkreise;
Abb. 5 zeigt eine schaubildliche Darstellung einer Einzelheit; Abb. 6 ist eine schematische
Darstellung eines abgeänderten Empfangskreises, der mit einer selbsttätig `wirkenden
Kontrollvorrichtung versehen ist; Abb.7 zeigt gegenüber der Abb.6 eine abgeänderte
Ausführung der Kontrollvorrichtung; Abb.8 ist eine schaubildliche Darstellung der
Kondensatoren nach Abb. 7; Abb.9 ist ein Querschnitt durch das Meßinstrument, wobei
die Leitungen aus Gründen der Klarheit weggelassen sind; Abb. io veranschaulicht
in teilweiser Darstellung eine Abänderung eines Teiles nach Abb. 9; Abb. ii@zeigt
einen Schnitt nach der Linie 15-i5 der Abb. io; Abb. 12 ist eine teilweise Darstellung
einer weiteren Abänderung; Abb.13 veranschaulicht ein Schaltungsschema einer anderen
Anordnung der elektrischen Stromkreise gegenüber der in Abb.4 dargestellten; Abb.
14 zeigt in einer schaubildlichen Darstellung einen Teil der in Abb.13 schematisch
dargestellten Einrichtung; Abb. 15 ist ein Schnitt durch den Korrekturkondensator
nach Abb. 13 und 14.
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Bei der Bauaft nach Abb. i bis 3 .ist 20 ein starrer U-förmiger Rahmen,
in dessen unterem vertieftem Teil die eine Platte 2i eines Kondensators auf geeigneten
Isolierpfeilern 2z gelagert ist. Die obere Fläche der Platte 21 liegt zweckmäßig
etwas unter den oberen Rändern der Seitenflansche 23 des Rahmens, um zu verhindern,
daß das zu untersuchende Material in Form eines Blattes oder Bandes 24 über die
obere Fläche dieser Platte schleift und diese abnützt, wodurch der Abstand der Kondensatorplatten
geändert würde. Der Rahmen oder das Gestell besteht aus zwei miteinander durch Schrauben
25 verbundenen Teilen, von denen der obere mit einem Deckei 26 versehen ist. Durch
geeignete Durchlochungen dieses Deckels 26 und des Steges 27 sind Pfeiler 28 geführt,
an deren unterem Ende die andere Kondensatorplatte 29 starr befestigt ist. Diese
Pfeiler 28 sind in den Durchlochungen verschiebbar, und sie werden an ihren oberen
Enden in einer Platte 3o gehalten. Stellschrauben 31 bestimmen den Abstand der Kondensatorplatten
28 und 29 voneinander.
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Zuweilen kommt es vor, daß ein größerer Abstand zwischen den Kondensatorplatten
erforderlich ist, um dicken Teilen des Materials zu ermöglichen, ungehindert hindurchgehen
zu können, wie dies z. B. bei Verbindungsstellen in dem Material der Fall ist. Zu
diesem Zwecke kann die Platte 2g gehoben und wieder in genau dieselbe Lage gegenüber
der Platte 21 gesenkt werden. Bei der dargestellten Ausführung ist ein Handhebel
32 vorgesehen, der bei 33 an einer starren Schiene 34 gelagert ist, die an einer
Stirnplatte 35 des oberen Gestenteiles sitzt. Der Hebel 3--2 ist finit einem
Schlitz versehen - und ist durch einen Zapfen 36 mit einem oder mehreren Augen 37
gelenkig verbunden, die von, der Plätte 30 aus nach oben vorragen. Das freie
Ende dieses Hebels 32 ist mit einem zu seiner Betätigung von Hand. dienenden Griff
versehen. Damit die Kondensätorplatte 29 nach ihrem Heben von selbst langsam in
ihre Anfangslage zurückgeht, ist mit dem Handhebel 32 ein Dämpfer 39 verbunden.
Ein Leitungsdraht 40, der von dem Gestellteil 2o isoliert ist, steht mit der Kondensatorplatte
ai in elektrischer Verbindung und erstreckt sich durch den Gestellteil2o hindurch
nach dem Meßinstrument, während ein Leitungsdraht 44 der an dem Gestellteil2o befestigt
und durch diesen in elektrischer Verbindung mit der Platte 29 steht, ebenfalls nach
dem Meßapparat geführt ist. Diese Leitungsdrähte haben einen genügend großen Abstand
voneinander, um Zwischenkapazitätseffekte zu vermeiden, die die Genauigkeit des
Meßinstrumentes nachteilig beeinflussen würden. Es ist besonders wichtig, daß die
Leitung 4o in sich starr und so befestigt ist, daß sie gegenüber dem geerdeten Metall
festliegt, da eine Änderung ihrer Lage eine Änderung in der Leitungskapazität und
daher eine Änderung des angezeigten Wertes im Instrument 44,=W-` hervorrufen würde.
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In Abb. 4 ist ein erregender Hochfrequenzschwingungskreis S dargestellt,
der aus einer 712 Watt-Röhre 77 mit konstantem oder veränderlichem Gitterwiderstand
78 besteht und von einem Einphasenstromkreis 79 von iio Volt Spannung und
6o Perioden gespeist wird, der mit der Primärwicklung 8o eines Transformators verbunden
ist, dessen Sekundärwicklung,8i der Anode Oder Röhre) eine Spannung von 55oVolt'aufdrüclet,
während eine zweite Sekundärwicklung 82 eine angemessene Spannung für den Heizfaden
entwickelt, dessen Strom durch den Rheostaten 83 geregelt wird; wobei ein Voltmeter
84 zwischen die Fadenklemmen geschaltet ist. Die übliche Rückkopplungsspule 85 ist
einstellbar,
falls der Gitterwiderstand- konstant ist. In Reihe
mit der Induktanz 85' ist ein einstellbarer Kondensator 86, die Primärwicklung 43
und ein Amperemeter 87 geschaltet, während parallel zur Sekundärwicklung 8i ein
Nebenschlußkondensator 88 liegt, der eine feststehende Kapazität haben kann: Ein
Voltmeter 89 ist parallel zu der Primärspule 8o geschaltet, und das Gehäuse 48 (Abb.
i) nimmt die drei Instrumente 84, 87 und 89 auf.
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Mit dem Sendekreis S ist mehr oder weniger lose ein geschlossener
Empfangsschwingungskreis R induktiv gekoppelt, und zwar mittels der Primärspule
43 des Erregerkreises und einer Sekundärspule 42 im Empfangskreis. Die Spule 4.2
liegt parallel mit einem Thermoamperemeter 44; zu dem innerhalb seiner Platten 2i,
29 das zu untersuchende Material 24 aufnehmenden Meßkon-, densator C sind ein veränderlicher
Kondensator 45 sowie ein Kondensator 46 mit Feinstellung (Vernier-Kondensator) parallel
geschaltet.
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Die Arbeitsweise des Apparates ist kurz die folgende.
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Die Eigenfrequenz des Empfangskreises.R ist, wenn sich das zu prüfende
Material zwischen den Platten des Kondensators C befindet, etwas verschieden von
der. Frequenz des Erregerkreises S, dieser jedoch genügend nahe, um einen meßbaren
induzierten Strom zu erzeugen. Der Stromfluß durch den Kreis R wird durch das Meßinstrument
44, im vorliegenden Falle ein Thermoamperemeter, das mit einem Zeiger 44' versehen
ist, angezeigt. Jede Veränderung in der Kapazität des Kondensators C, die durch
eine Veränderung in dem Gewicht oder einer andern Kenngröße des Blattmaterials 24
verursacht wird, ändert die Eigenperiode des Empfangskreises und ergibt eine entsprechende
Änderung des im Instrument 44 angegebenen Wertes.
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Da die Plattenflächen des Prüfkondensators konstant sind, so ist die
Masse des dazwischen befindlichen Bandes unmittelbar proportional dem Gewicht des
Bandes je Flächeneinheit. Wird seine Zusammensetzung als konstant angenommen, so
bilden infolgedessen die Änderungen in der Kapazität ein Maß für die Änderungen
des laufenden Gewichtes des Bandes.
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' Die Einstellung des Abstandes der Kondensatorplatten voneinander
auf einen bestimmten Betrag, der größer ist als die größte Dicke des zu untersuchenden
Materials, ermöglicht einen freien Durchgang des Bandes und schaltet gleichzeitig
den Zwischenraum als eine veränderliche Funktion in der Kapazitätsmessung des Kondensators
aus.
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Eine Umwandlung der Instrumentalablesungen in Pfunden pro Flächeneinheit
o. dgl. wird sehr. einfach erzielt durch eine Zwischeneichung.
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Das Strommeßverfahren ist den anderen Verfahren vorzuziehen; in den
meisten rällen ergibt es besondere Vorteile, wenn die induktiven und kapazitiven
Verhältnisse in den beiden Stromkreisen derart bemessen werden, daß Veränderungen
durch das zu untersuchende Material ganz auf einer Seite des Resonanzpunktes liegen.
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Von Zeit zu Zeit ist es erforderlich; das normale Verhalten des Apparates
zu kontrollieren, wenn kein . festes Dielektrikum zwischeu den Kondensatorplatten
21 und 29 vorhanden ist. Für diese Kontrolle des - Luftdielektrikums ist ein veränderlicher,
vorher eingestellter Kondensator 47 vorgesehen, der bei Meßbetrieb ausgeschaltet
ist. Die Kontrolle erfolgt durch Ersatz des Kondensators 45 durch den Kondensator
47, wobei dies entweder von Hand (A.bb.4 und 5) oder autoinatisch erfolgen kann
(Abb. 6 und 7).
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Eines der verschiedenen Mittel zur Ersetzung des Kondensators 45 durch
den Kondensator 47 von Hand ist in Abb. 4 und 5 veranschaulicht. Hier wird der an
der Innenseite des Gehäuses 48 angeordnete Kondensator 45 (Abb. 9, io) durch den
Arm 49 gesteuert, der mit der Welle 50 verbunden ist, die die Drehplatten
des Kondensators 45 trägt, an der Außenseite des Gehäuses sich befindet und mit
der Skala 5o' zusammenwirkt. -Innerhalb des Gehäuses sitzt auf der Welle 5o ein
Nocken 51, der mit dem federnden Schalterglied 52 zusammenwirkt, das durch den Isolierblock
53 mit dem Schalterglied 54 in Wirkungsverbindung steht. Die Pole des Kondensators
45 sind für gewöhnlich mit den Schaltergliedern 52, 54 verbunden, und der Kondensator
45 selbst liegt parallel zu dem Kondensator C.
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Die Pole des Kondensators 47 sind. mit den Federklinken 57 bzw. 58
verbunden, die für gewöhnlich außer Berührung mit den Schaltgliedern 5z bzw. 54
sich befinden; jedoch machen die letzteren, wenn der Arm 49 in die Nullage gedreht
wird, Kontakt mit den Klinken 57, 58, wodurch der Kontrollkondensator 47 parallel.
zu dem Kondensator C -geschaltet wird, wobei der Vernier-Kondensator 46 stets in
dem Stromkreis verbleibt. Da der Kondensator 45 praktisch sich in seiner Nullage
(Abb.5) befindet, wenn der Kontrollkondensator 47 in den Stromkreis gelegt wird,
so ist das Resultat dasselbe, wie wenn der Kondensator 45 aus dem Stromkreis ausgeschaltet
wäre, wobei die Kapazität zwischen den Rändern der Rotor- und Statorplatten des
Kondensators 45 vernachlässigt werden kann und in jedem Fall konstant ist.
Der
Arm 49 kann mit einem Zeiger 49' versehen sein, der mit dem weichen Metall, aus
dem die Skala besteht, zusammenwirkt, so daß die definitiven Köndensätoreinstellungen
ständig durch den Eindruck dieser Spitze in das Metall des Zifferblattes aufgezeichnet
werden können, obgleich dies nicht wesentlich ist, da ja die Skalaablesung bei einer
definitiven Kondensatoreinstellung notiert und aufgezeichnet werden kann.
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Bei dieser Ausbildung des Apparates ist die einzige Einstellung, die
gewöhnlich bei der Gewichtsmessung vorgenommen wird, diejenige mittels dieses Armes
49; wenn der Apparat einmal geeicht ist, besteht diese Einstellung darin, daß der
Arm 49 auf bestimmte, vorher eingeprägte oder aufgezeichnete Stellen eingestellt
wird, die bei der Eichung gefunden worden sind und den verschiedenen normalen Mustern
der Materialien von bestimmter Dicke und Zusammensetzung, die verglichen werden
sollen, entsprechen. Der Zweck dieser Maßnahmen ist der; den Empfangskreis so einzustellen,
daß das Anzeigeinstrument 44 einen Nullpunkt in der Mitte seiner Skala angibt, wenn
das in Frage stehende zu wiegende Material das normale Gewicht hat.
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Es kommt zuweilen vor, daß nach der Eichung des Instrumentes Änderungen
infolge Abnutzung der Teile (Korrosion u. dgl.) eintreten, so daß eine gewisse Einstellung
(die durch die eingeprägten Stellen oder Punkte auf der Skala angegeben sein kann)
nicht genau mit dem Nullpunkt des Instrumentes übereinstimmt. Infolgedessen sind
Mittel vorgesehen, die die Vornahme geringer Korrekturen ermöglichen. Zu diesem
Zweck wird der Vernier-Kondensator 46 verwendet, der parallel zu dem veränderlichen
Kondensator 45 und dem Kondensator C liegt und durch einen Knopf 59 an der Außenseite
des Gehäuses 48 eingestellt wird. Für gewöhnlich wird der Knopf 59 nicht berührt,
jedoch wird er betätigt, wenn es nötig ist, geringe Fehler in der Eichung zu korrigieren,
die nach derselben auftreten können.
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Bei der Bauart nach Abb. 6 wird der Ersatz des Kondensators 45 durch
den Kontrollkondensator 47 automatisch mittels des elektromagnetisch betätigten
Schaliers 6o bewirkt, dessen Stromkreis 72, 73 durch das Schleif-oder Rollorgan
61 gesteuert wird; das auf dem Blattmaterial aufruht und mit der Leitplatte 62 bei
nicht eingesetztem Material Kontakt macht, wodurch der Stromkreis des Solenoids
63- von -der Batterie 64 geschlossen wird und der für gewöhnlich die Platten 65,
66 überbrückende Schalter 6o sich nach rechts bewegt und die Platten 67, 68 verbindet,
wodurch der Kondensator 45 aus dem Stromkreis ausgeschaltet und der Kontrollkondensator
47 eingeschaltet wird. ` Das Kontaktorgan 6r kann natürlich, ohne aus dem Rahmen
der- Erfindung zu fallen, eine beliebig andere Ausführung besitzen als in Abb. r
; es können viele Ausführungsformen von durch die Schwerkraft betätigten Kontakten
oder Schaltern angewendet werden; Hauptsache ist, daß, wenn die Bahn a4 unter der
Rolle 61 hindurchgegangen und somit kein Material zwischen den Platten des Kondensators
C vorhanden ist, der Arm 69= unter der Wirkung seines Eigengewichts den Stromkreis
schließt.
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In Abb. 7 ist eine andere Anordnung für den automatischen Ersatz des
veränderlichen Kondensators 45 durch den Kontrollkondensator 47 veranschaulicht;
diese Anordnung hat gegenüber der nach Abb. 6 den Vorteil, daß der veränderliche
Kondensator 45 während der Kontrolle nicht aus dem Stromkreis ausgeschaltet zu werden
braucht. Gemäß dieser Ausführung erregt der Kontakt, der bei nicht vorhandenem Material
zwischen dem Reiter 6s und seiner Platte 62 hergestellt wird, den Elektromagneten
74, der den Schalter 75 betätigt. Hierdurch legt der Schalter 75 den Kontrollkondensator
47 und den veränderlichen Kondensator 76 parallel zu dem Kondensator 45 und dem
Kondensator C.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Kondensatoren
45 und 76 auf derselben Welle 5o angeordnet, und ihre Platten liegen in solcher
Winkelbeziehung zueinander, daß die Bewegung des Armes 49 die Kapazität des Kondensators
76 um denselben Betrag erhöht, um den die Kapazität des Kondensators 45 verringert
wird, so daß, wenn beide Kondensatoren durch den Schalter 75 parallel zueinander
gelegt sind, die Summe ihrer Kapazitäten für irgendeine Lage des Armes 49 konstant
bleibt.
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Abb. 8 zeigt eine für diesen Zweck verwendbare Bauart, wobei die Welle
der beiden Kondensatoren in Abb. 7 als Isolierglied dargestellt ist, das die Drehplatten
beider Kondensatoren trägt.
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Bei den Bauarten nach Abb. 6 und 7 ist anstatt der unmittelbaren Kontakte
ein Relais benutzt, um zuverlässige staubfreie Kontakte von zu vernachlässigendem
Widerstand in den Kondensatorstromkreisen zu bekommen. Meist ist es erwünscht, die
automatische Kontrolle anzuwenden, da auch für den Fall, daß keih Material geprüft
werden soll, der Kontrollkondensator automatisch angibt, ob "der normale Zustand
vorhanden ist oder nicht.
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Während der Erreger- und Empfangsschwingungskreis sowie deren Kopplung
in irgendeiner der verschiedenen bekannten Arten ausgeführt werden können, so ist
doch für diejenigen Fälle, in denen der Strom aus den
Kraft- oder
Lichtleitungen (dem Netz) - entnommen wird, diejenige Art am zufriedenstellendsten,
welche geeignet ist, durch die Wahl gewisser kritischer Werte auftretende Schwankungen
in der aufgedrückten Spannung auszugleichen, wobei dieser Ausgleich so ist, daß
innerhalb naher Grenzen das Meßinstrument für irgendeine aufgedrückte Spannung innerhalb
des Arbeitsbereichs dieselbe Ablesung für dasselbe Muster in dem Kondensator C geben
wird. Wenn die Spannung des das Instrument speisenden Stromkreises möglichst genau
aufrechterhalten wird, so werden irgendwie gekoppelte Schwingungs-und Empfangskreise
genaue Resultate ergeben.
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Wenn sich die Materialmenge zwischen den Platten des Kondensators
C nicht sehr viel von Muster zu Muster unterscheidet, wie z. B. beim Wiegen von
auf bestimmten Kalandern erzeugtem Kautschuk, kann die Kopplung ein für allemal
auf einen gegebenen maximalen oder abgestimmten Ausschlag eingestellt werden, der
weit genug von dem Ausschlag bei dem dünnsten auftretenden Blatt entfernt ist, so
daß bei dem dicksten Blatt der maximale Ausschlag noch genügend groß sein wird,
um den Ausschlag in einen richtigen Teil des Abstimmungsbereichs zu bringen. In
diesem Fall wird die empirische Einstellung des Kondensators 45 durch den Arm 4.9
auf eine Kapazität derart vorgenommen, daß der mittlere Ausschlag bei irgendeinem
Muster noch an einer Stelle abgelesen werden kann, die einem befriedigenden Arbeiten
des Instruments entspricht. Andererseits wird es bei derart großen Unterschieden
in den Gewichten der zwischen den Platten des Kondensators C laufenden Bahnen, wie
sie bei dem Messen der verschiedenen Gewichte von Schreibpapier, das auf derselben
Papiermaschine gemacht werden soll, gewöhnlich nötig werden, die Kopplung und infolgedessen
den Bereich der Skala zu ändern, um alle möglichen Papiere zu wiegen, weil sonst
die Kapazitätsänderung so groß werden kann, daß bei irgendeiner richtigen Einstellung
für das dünnste Papier der Ausschlag über die Skala hinausgeht, wenn das dickste
Papier zwischen den Platten des Kondensators C hindurchgeht. Es gibt zwei zweckmäßige
Wege zur Änderung der hier beschriebenen Kopplung. Es ist nicht praktisch, solche
Änderungen experimentell in der Papierfabrik zu machen, was auch keine der besagten
Methoden erfordert. Die eine Methode verendet einen Apparat, bei dem die Kopplung
in mehreren Punkten eingestellt werden kann, von denen jeder zu einer genauen Wiedereinstellung
fähig ist und jeder bei dem Messen von Papieren verwendet werden kann, die innerhalb
eines gewissen Gewichtsbereichs liegen. Bei der andern Methode wird die Kopplung
durch die Einstellung des Kondensators 45 zur Wiederherstellung der Nullablesung
für ein gegebenes Papiergewicht auf einen Wert eingestellt, der genau oder annähernd
zu dem Gewicht dieses Materials paßt.
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Bei der zuerst genannten Konstruktion und Methode wird die Kopplung
in der Fabrik auf einen bestimmten Punkt eingestellt, der eine genaue Wiedereinstellung
ermöglicht und ständig mit einer gewissen Stufe der Kondensatoreinstellung für Papiere
von dem leichtesten bis zu einem vorher bestimmten Gewicht in gegenseitiger Beziehung
steht. Für den nächstfolgenden Dickenbereich wird ein zweiter bestimmter Punkt vorgesehen
und gebraucht und für noch größere Bereiche möglicherweise ein dritter. Selbstverständlich
können mehr als drei Punkte verwendet werden, jedoch ist dies bei den üblichen Schreibpapiersorten
gewöhnlich nicht erforderlich.
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Diese Änderungen in der Kopplung liegen nicht in der Natur der progressiven
empirischen Eichungseinstellungen, um experiinentell ungefähr eine gewisse Ablesung
unter gewissen Verhältnissen zu erzielen. Im Gegenteil wird die Kopplung bei der
Anfangseinstellung in der Fabrik auf einen bestimmten Punkt für Papiere zwischen
festgelegten Dicken eingestellt, wobei derselbe Punkt genau wiedereingestellt werden
kann. Für den nächstfolgenden Dickenbereich # wird ein zweiter bestimmter Punkt
und für noch höhere Dickenbereiche ein dritter -benutzt. Es können natürlich auch
mehr als drei Punkte benutzt, werden. ` Die Gültigkeit der verschiedenen Eichungs-oder
Kalibrierungspunkte bei den Einstellungen des Zeigers 49 beruht auf der Kopplung,
die so eingestellt wird, daß sie dem Gewicht des laufenden Papiers entspricht, wobei
die Eichung für einbestimmtes Gewicht anfänglich mit dieser Kopplung vorgenommen
worden ist. Daher muß die Einstellung derart sein, -daß sie die Neigung zu Fehleinstellungen
auf das kleinste Maß vermindert, wie z. B. solcherart, wie sie in Abb. io und i
i dargestellt ist und später beschrieben wird.
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Es ist erwünscht, daß ein Teil des Kondensators 45, wie er in Abb.
4 bis 8 gezeigt ist, für sich angeordnet wird, um ihn, wenn die Kopplung zweckmäßig
durch dieselben Kontrollmittel geändert wird, stufenweise einzuschalten, so daß
der durch den Schwingarm gesteuerte Teil. keine so große Kapazität hat, daß die
Feineinstellung schwierig wird.
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Dies kann in geeigneter Weise dadurch bewirkt werden, daß man verschiedene
der Statorplatten des Kondensators 45 mit KO"-t
a 'kfpunl, #-tengi,#2,#93
verbindet (Abb. io, i i) und auf der Welle 94, durch die die Kopplung zwischen den
Kopplungsspulen 42 und 43 geändert wird, einen Schalter 95 anordnet, der mit den
Kontaktpunkten zusammenwirkt, so daß bei Änderung der Kopplung die Kapazität des
Kondensators verändert wird.
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Im dargestellten Falle trägt die Welle 94 eine Schnecke g'6, die in
das Schneckenrad 97 der Welle 98 eingreift, auf der die Primärwicklung 43 angeordnet
ist.
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. Wenn das Gewicht des Papiers in dem Kondensator C bis zu einem solchen
Grade zunimmt, daß ein gegebener Verlust in dem Empfangskreis und infolgedessen
eine Resonanzkurve mit resonanter Ansprechung und zu geringer Größe erzeugt und
es daher erforderlich wird, die Kopplung zwischen 42, 43 durch Drehen der Welle
94 mittels des Knopfes 99 o. dgl. zu ändern, so wird die Kapazität des Kondensators
45 in entsprechender Weise und gleichzeitig verringert, wobei so derselbe :Nullpunkt
ein relativ niedriger Punkt auf einer höheren Kurve bleibt. Wie oben festgestellt,
braucht dieser Teil der Kapazität des Kondensators, der durch den Arm 4.9 gesteuert
wird, bei dieser Anordnung nicht so groß zu sein, daß er die feine Einstellung desselben
schwierig macht.
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Zweckmäßig wird der Schalter 95 mit einem Vorsprung ioo versehen,
der in eine Rast an jedem der Kontaktpunkte gi, 92, 93 eingreift, um so die Lage
der Welle 94 und damit den Grad der Kopplung für jede Veränderung der Kapazität
des Kondensators 45 festzulegen.
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Abli. i2 zeigt Mittel, durch welche die Änderung in der Kapazität
mit gleichzeitiger Änderung in der Kopplung anstatt stufenweise allmählich ausgeführt
werden kann. In dieser Abbildung sind die Drehplatten des-Kondensators 45 auf der
Welle ioi angeordnet, die das Zahnrad rot trägt, das in das Zahnrad 103 der
Welle io4 eingreift, die mittels des Knopfes io5 .drehbar ist, wobei die Anordnung
eine solche ist, -daß eine Anzahl von Umdrehungen der Welle 104, z. B. zwanzig,
eine vollständige Umdrehung der Welle. ioi bewirkt. Es sind außerdem Mittel zum
Anzeigen der Anzahl Umdrehungen der Welle io4 vorgesehen, die im vorliegenden Fall
von einem Zähler io6 gebildet werden, der durch einen Stift io7 betätigt wird, welcher
mit einem Speichenrad io8 der Welle des Zählers zusammenwirkt.
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Die Ziffern auf dem Zählerzylinder erscheinen unter denn Fenster rog
in dem Kasten 48, und es ist eine Skala i io so angeordnet, daß sie sich mit der
Welle 104 dreht, so daß die ganzen und teilweisen Umdrehungen der Welle io4 sowie
die Einstellung des Kondensators 45, die den Zeiger des Instruments 44 in die Nullage
bringen, schnell bestimmt werden können.
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Es ist daher -zu verstehen, .daß die Ab-Lesung des Zählers und. der
Skala die Ablesung der Skala 5ö' bei- der Ausführungsform nach Abb. r ersetzt.
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Die die Kopplungsspule 43 tragende Welle 98 steht in irgendeiner geeigneten
Weise mit der Welle röi in Wirkungsverbindung, so daß die Winkellage der Spule 43
gegenüber der Spule 42 für jede Einstellung des Kondensators 45 verändert wird.
In dem vorliegenden Fall verbinden die Kegelräder i i r die betr. Wellen. _ Mittels
der Konstruktion nach Abb. 12 wird die Kopplung zwischen dem Erreger-und Empfangskreis
allmählich oder fortlaufend mit Änderungen in -der Kapazität des Kondensators 45
-verändert, um Änderungen in elektrischen Verlusten auszugleichen, die die Folge
von Unterschieden im Gewicht und oder in der Beschaffenheit-des zu prüfenden Materials
sind.
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Bei der schematisch in Abb. 13 dargestellten Einrichtung ist eine
Vorkehrung getroffen, um die elektrischen Verluste auszugleichen, die eine Folge
der Unterschiede in der Art bzw. in dem Gewicht-des zu prüfenden Materials sind.
Dies wird- dadurch erreicht, daß man die Kopplung zwischen dem. Erreger- und Empfangsstromkreis
selbsttätig ändert gleichzeitig mit der Einstellung des veränderbaren Kondensators
45, um -dem Empfangskreis bei irgendeinem Probestück des Materials im Kondensator
C innerhalb des betrachteten Bereichs im wesentlichen denselben abgestimmten bzw_
Maximalstroh zu geben, als wenn irgendein anderes Probestück innerhalb desselben.
Bereichs eingelegt wäre. Somit wird bei eilfein sehr schweren Probestück der - Teil
-der gesamten Stromkreiskapazität, der die Folge von der Kapazität .eines festen
Diel ektrikums mit hohem Verlust ist; beträchtlich erhöht, und die Stärke der Kopplung
- in diesem Falle eine kapazitive Kopplung - wird gerade genügend vergrößert, um
die erhöhten Verluste auszugleichen und den gewünschten Resonanzstrom zu .erhalten,
beispielsweise einen solchen, der den Zeiger 44' des Instruments um ro° in Angaben
der Stromanzeigung über die letzte markierte Einstellung der Skala hinausführt.
Wenn andererseits das Probestück, in C sehr leicht ist, so daß der Teil der totalen
Empfangskreiskapazität infolge der Kapazität des festen Dielektrikums mit hohem
Verlust verhältnismäßig klein ist, so wird die Kopplung in, der Stärke oder der
Kapazitätswirkung gerade ausreichend verringert, um die verminderten Verluste auszugleichen
und
denselben Resonanzstrom wie vorher zu erhalten. In ähnlicher Weise wird bei den
dazwischenliegenden Gewichten des festen Dielektrikums im Kondensator C in jedem
Fall die Stärke der Kopplung lediglich durch Einstellung des Kondensators 45 auf
den Resonanzpunkt bis zu einer Stärke eingestellt, daß der in Resonanz befindliche
Strom derselbe ist wie in jedem der beiden Grenzfälle. Es wird somit derselbe Zweck
erreicht, der durch die Bauart nach Abb. 12 angestrebt wird.
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In dem erörterten Fall unterscheidet sich die Vorrichtung zum Koppeln
des Empfangs-oder Sekundärkreises mit dem Primärkreis von, den il Abb. 12 und in
Abb. 4 und 6 dargestellten Einrichtungen dadurch, daß die Kopplung durch die Kapazität
114 und durch die in Abb. 13 dargestellte Kapazität. 115 anstatt durch die Induktanzen
43-42 der Abb.4 und 6 bewirkt wird.
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Die Verwendung einer kapazitiven anstatt einer induktiven Kopplung
hat einen -wesentlichen Vorteil zur Folge, wenn, wie im vorliegenden Fall, die Einstellung
dadurch erfolgt, daß weder sich bewegende Leitungen noch Schleifkontakte vorhanden
sind, von denen jeder eine Fehlerquelle enthalten kann, wenn eine Bewegung stattfindet.
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In Abb. 13 bezeichnet S' einen Erregerschwingungskreis, der in seinen
wesentlichen Merkmalen dem Stromkreis S -in Abb. 4 entspricht, mit der Ausnahme,
daß die Pole des Heizstromkreises bei G geerdet sind und der Anodenkreis, anstatt
durch eine Leitung mit dem Heizstromkreis verbunden, geerdet ist und eine Drosselspule
i z2 sowie einen Blockkondensator 113 aufweist, der die üblichen Funktionen der
Begrenzung der hochfrequenten und niederfrequenten Ströme auf ihre richtigen Stromkreise
ausführt. Ein Blockkondensator 123 kann zwischen der Anode der Röhre 77
-und der Induktanz 85' eingeschaltet werden. Wenn auch bei dieser Anordnung
ein geringer Ableitungsstrom durch das Thermoamperemeter 44 fließt, so ist er konstant
und so gering, daß er vernachlässigt werden kann.
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Der Empfangsstromkreis R' ist allgemein dem entsprechenden Stromkreis
R der Abb. 4 gleichartig, mit der Ausnahme, daß verschiedene Teile dieses Stromkreises,
wie bei G angedeutet, anstatt durch Leitungen miteinander verbunden, geerdet sind.
Die Erde G bezeichnet somit' eine Leitungsverbindung mit dem metallischen Gehäuse
48: Der Empfangskreis R' ist mit dem Erregerkreis S' durch den Kondensator 114 kapazitiv
gekoppelt,, dessen eine Klemme mit dem einen Ende der Induktanz 42 verbunden ist,
während die andere mit einem Punkte der Induktanz 85' zwischen deren Enden in Verbindung
steht.
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Die in den Stromkreisen 85', 86, 87 und. G entwickelten Hochfrequenzschwingungen
werden somit durch die erwähnte. kapazitive Kopplung auf den gmpfangskreis R' übertragen.
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In Nebenschluß zu .dem Kondensator 114 liegt ein Vernier-Kondensator
I15, dessen bewegliche Platten- auf der Welle 116 sitzen, die die beweglichen Platten
des veränderbaren Kondensators 45 trägt.
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Wie aus Abb.14 und 15 hervorgeht, besteht die Welle 116 aus zwei Teilen,
die durch eine Isoliermuffe 117 miteinander gekoppelt sind, wobei beide Seiten des
Kondensators unter Spannung stehen. Der Kondensator i 15 kann eine ortsfeste Platte
120 aufweisen, die von einem Arm 121 aus isolierendem Material getragen wird, während
seine andere Platte 123 mit der Welle 116 drehbar ist.
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Die Platte 123 ist auf die Platte 12o zu bzw. von ihr hinweg einstellbar
und kann in einem Winkel zu ihr eingestellt werden. Zu dem angegebenen Zweck ist
die Welle i16 mit Feingewinde versehen, und die Platte 123 ist an dem Ende .einer
Muffe 124 befestigt, die in entsprechender Weise mit Innengewinde versehen ist.
Der gegenüberliegende Endteil der Muffe 124 verläuft nach außen konisch, ist mit
Gewinde versehen und nach innen geschlitzt, um federnde Backen herzustellen. Diese
Backen können nach innen gedrückt werden, um die Muffe auf der Welle 116 durch eine
Mutter z25 festzuklemmen, die mit der Welle in Eingriff tritt, Wie oben auseinandergesetzt,
werdenUnterschiede in der Art des zu prüfenden Materials, tviebeispielsweise bei
Papier, die dielektrischen Verluste in dem Kondensator C verändern und demzufolge
die Abstimmung des Empfangskreises sowie die Gestalt und die Steilheit der Resonanzkurve
verändern; je größer hierbei das feste Dielektrikum des Kondensators C ist, um so
größer wird der dielektrische Verlust sein. Um diese Unterschiede in dem dielektrischen
Verlust auszugleichen; der eine Folge aus den Verschiedenheiten in der Art des zu
prüfenden Materials ist, wird die Kopplung zwischen den beiden Stromkreisen durch
den Vernier-Kondensator 115 fortschreitend verändert, dessen Rotor auf derselben
Welle wie der Rotor des beweglichen Teiles des veränderbaren Kondensators 45 sitzt,
so daß die erwähnte Veränderung gleichzeitig mit der der Einstellung des Kondensators
45 eintritt. Wenn beispielsweise ein Probestück von sehr schwerem Papier zwischen
die Platten des Kondensators C ein.geführtwird, so wird die Kapazität des Konden-
Bators
45 verringert, um dem Stromkreis eine bestimmte Spannung zu erteilen und den Zeiger
des Instrumentes 44 in seine Nullstellung zu bringen; zu gleicher Zeit wird die
Kapazität des Vernier-Kondensators i i5 selbsttätig erhöht, um die Kopplung zwischen
den beiden Stromkreisen zu vergrößern, so daß der Strom an dem Resonanzpunkt des
Empfangskreises, wie dies durch das Instrument 44 angezeigt wird, mit dem mit dem
Kondensator C vereinigten Probestück derselbe oder annähernd derselbe ist, wie dies
der Fall wäre, wem, ein Probestück aus leichtem Papier in den Kondensator eingeführt
würde.
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Die Beschaffenheit und die Einstellung des Vernier-Kopplungskondensators
z 15 auf der Welle des Einstellkondensators 45 ist hierbei so, daß der Strom
und demzufolge die Ablenkung des Instruments 44 an dem Resonanzpunkte so nahe wie
möglich über den gewünschten Arbeitsbereich der dielektrischen Materialverluste
auf einem konstanten Wert erhalten wird. Die Platten dieses Vernier-Kondensators
sind sowohl im Winkel als auch im Abstand gegeneinander einstellbar, und es kann
somit eine gute -Annäherung an eine konstante Resonanzablenkung erzielt werden.
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Wenn das Instrument einmal geeicht ist, so werden diese Einstellungen
verriegelt.
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Infolge der Bewegung, die die Kapazität des Kondensators 45 verringert,
wird die Kapazität des Kondensators i 15 und demzufolge die Kopplung erhöht.
Der Grund hierfür ist klar: Je mehr die gesamte sekundäre I,',-apazitiit eine Luftkapazität
ist, um so kleiner wird die Kapazität des festen Dielektrikums sein und je höher
wird der Scheitel der Resonanzkurve liegen, vorausgesetzt, daß die, anderen Teile
dieselben sind, so daß, wenn ein Tesl dieser Luftkapazität 45 fortgenommen wird,
urn für die erhöhte Kapazität des festen Dielektrikums in C Platz zu schaffen, alsdann
die Kopplung entsprechend erhöht wird, wenn der Resonanzscheitel auf einem unveränderten
Wert gehalten wird.
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Der veränderte Kondensator i 15 hat in Verbindung mit dem Kondensator
114 dieselbe Wirkung, die man durch Änderung der Kopplung der Abb. 12 zu erreichen
bestrebt ist, hat aber den großen Vorzug, daß er keine beweglichen Leitungen erfordert.