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Anordnung zum Überwachen des Verlustwinkels Es ist bekannt, zur Messung
des, Verlustwinkels eines Stoffes eine Kapazität zu verwenden, deren Dielektrikum
von dem zu messenden Stoff gebildet wird. Man hat vorgeschlagen, diese Kapazität
zum Teil eines Schwingungskreises zu machen, der von einem Hochfrequenzgenerator,
in der Regel einem Röhrengenerator, erregt wird. Der Verlustwinkel des zu messenden
Stoffes hat eine entsprechende Dämpfung des den Meßkondensator enthaltenden Schwingungskreises
zur Folge, so daß aus der Größe dieser Dämpfung unmittelbar der Verlustwinkel bestimmt
werden kann. Die Dämpfung ihrerseits kann durch eine Vergleichsmessung bestimmt
werden, indem man bei gegebener Erregung des Schwingungskreises zunächst einmal
die Höhe der erreichbaren Resonanzspitze der Spannung oder des Stromes in dem die
Meßkapazität enthaltenden Kreis mißt und dann an Stelle der Meßkapazität eine praktisch
verlustfreie Kapazität gleicher Größe mit veränderlichem Ohmschen Vorwiderstand
einschaltet. Durch Änderung des Vorwiderstandes kann die Resonanzspitze dieses Kreises
auf denselben Wert gebracht werden, wie er zuvor am Mebkondensator ermittelt war,
und die Größe des zu diesem Zweck eingeschalteten Ohmschen Widerstandes ist ein
eindeutiges Maß für die Dämpfung. Die oben beschriebene Anordnung eignet sich zur
Bestimmung einzelner Meßpunkte und ist verhältnismäßig einfach zu bedienen. Sie
ist jedoch nicht geeignet, zur selbsttätigen Überwachung benutzt zu werden, und
zwar vorzugsweise aus dem Grunde, weil die Eigenfrequenz des den Meßkondensator
enthaltenden Schwingungskreises abhängig ist von der Dielektrizitätskonstante der
sein Dielektrikum bildenden Probe. Es muß also jedesmal bei Einführung einer neuen
Probe bzw. bei Änderung der Dielektrizitätskonstante eines kontinuierlich durch
den Kondensator geführten zu prüfenden Stoffes die Erregerfrequenz des Generators
entsprechend der Änderung der Eigenfrequenz des Meßschwingungskreises nachgestellt
werden. Außerdem muß der praktisch verlustfreie Vergleichskondensator seinerseits
jedesmal entsprechend eingestellt werden.
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Die Erfindung, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein Gerät zur fortlaufenden
Überwachung des Verlustwinkels eines Stoffes, sei es innerhalb eines Herstellungsvorganges,
sei es bei dem Gebrauch dieses Stoffes, zu schaffen, geht zunächst von der Überlegung
aus, daß es für den beabsichtigten Zweck nicht erforderlich ist, ständig einen Absolutwert
anzuzeigen oder aufzuzeichnen, daß vielmehr die Aufzeichnung eines Vergleichswertes
hinreicht.
Auf Grund dieser Überlegung kann bei der Überwachung die Umschaltung auf den praktisch
verlustfreien Vergleichskondensator fortfallen. Es genügt, wenn man die Möglichkeit
hat, gelegentlich einmal den Absölutwert zu bestimmen. Dadurch wird also für den
Überwachungsvorgang die Nachregelung des verlustfreien Vergleichskondensators entbehrlich.
Unentbehrlich bleibt jedoch die Nachregelung der Frequenz des den Meßkreis erregenden
Generators. Diese Nachregelung wird erfindungsgemäß in besonders einfacher und sicherer
Weise dadurch erzielt, daß die Eigenfrequenz eines die Generatorfrequenz bestimmenden
Schwingungskreises durch eine Kapazität beeinflußt wird, deren Dielektrikum ebenfalls
von dem zu messenden Stoff gebildet wird und deren Größe zweckmäßig gleich der Größe
des Meßkondensators ist. Selbstverständlich muß die Schaltung so getroffen sein,
daß der Meßkondensator und der die Erregerfrequenz beeinflussende Kondensator in
gleichem Umfange die Frequenz des mit ihnen gekuppelten Schwingungsgebildes verändern.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Mit i ist das Entladungsrohr eines Schwinggenerators bezeichnet, dessen die Frequenz
bestimmender Schwingungskreis aus einer Induktivität 2 und einer zweckmäßig veränderlichen
Kapazität 3 besteht. Die Rückkopplung auf das Gitter der Röhre i erfolgt in der
üblichen Weise durch eine Spule q.. Mit der Spule :2 ist induktiv gekoppelt eine
Spule 5, die zusammen mit einer Kapazität 6 den eigentlichen Meßschwingungskreis
bildet. Dieser Schwingungskreis steuert den Anodenstromkreis eines Elektronenrohres
2, der ein zur Anzeige oder Aufzeichnung dienendes Meßgerät 7 enthält. An Stelle
des Meßgerätes 7 bzw. neben ihm könnte natürlich ebensogut z. B. ein Relais in dem
Anodenstromkreis vorgesehen sein, das bei Überschreiten eines zulässigen Grenzwertes
ein Alarmsignal auslöst, einen selbsttätigen Eingriff in den Produktionsprozeß oder
sonst in den Betrieb vornimmt o. dgl.m. Die Kapazität 6 könnte unmittelbar als Meßkapazität
benutzt werden. In diesem Fall müßte dann auch die Kapazität 3 als Vergleichskapazität
dienen, d. h. auch ihr Dielektrikum müßte von dem zu überwachenden Stoff gebildet
werden. Bei dem Ausführungsbeispiel sind besondere Meß-und Vergleichskapazitäten
8 und 9 angeordnet, die mittelbar die Frequenz der Schwingungskreise 2, 3 bzw. 5,
6 beeinflussen. Ein Umschalter io ermöglicht es, an Stelle der Meßkapazität 8 eine
praktisch verlustfreie Kapazität i i und einen veränderlichen Ohmschen Widerstand
i2 an den Schwingungskreis 5, 6 zu schalten, um in der vorn beschriebenen Weise
auch den Absolutwert des Verlustwinkels gelegentlich bestimmen zu können.
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Die Wirkungsweise der Schaltung erklärt sich wie folgt: Zunächst einmal
wird die Kapazität des Kondensators 3 so weit verändert, daß die Eigenfrequenz des
Generatorschwingungskreises 2, 3 und des Meßschwingungskreises 5, 6 nicht übereinstimmen
und die Kopplung zwischen den Spulen 2 und 5 so eingestellt, daß das Instrument
7 gerade noch keinen Ausschlag zeigt. Sodann wird durch Änderung der Kapazität 3
Übereinstimmung .zwischen den Eigenfrequenzen von l#--rregerschwingungskreis 2,
3 und Meßschwingungskreis 5, 6 herbeigeführt. Der Ausschlag des Instrumentes 7 ist
nunmehr abhängig von der durch den Kondensator8 bewirkten Dämpfung des Schwingungskreises
5, 6 und diese Dämpfung wieder ist unmittelbar abhängig von dem Verlustwinkel des
als Dielektrikurn des Kondensators 8 dienenden Stoffes. Infolgedessen kann mit Hilfe
des Meßgerätes 7 bzw. eines an seiner Stelle verwendeten Schreibers unmittelbar
der Verlustwinkel des als Dielektrikum dienenden Stoffes aufgezeichnet werden.
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Die Erfindung kann zur Überwachung des Verlustwinkels aller Stoffe
benutzt werden, deren Teilchen sich leicht gegeneinander verschieben. Sie kann also
dienen zur fortlaufenden Überwachung von Gasen oder Flüssigkeiten, z. B. von Isolierölen,
aber auch zur fortlaufenden Überwachung von verhältnigmäßig feinkörnigem festem
Material. In allen Fällen ist es lediglich notwendig, die Kapazitäten 8 und 9 so
innerhalb eines Stromes des zu überwachenden Materials anzuordnen, daß der Zwischenraum
zwischen den Belegungen beider Kapazitäten ständig von diesem Material ausgefüllt
ist. Eine besonders einfache Form erhalten die Kondensatoren 8 und 9, wenn man als
gemeinsame Belegung die leitende Wandung eines den Strom des zu überwachenden Mediums-
führenden Rollres benutzt bzw. einen Teil der Wandung eines isolierenden Rohres
mit einem leitenden Belag überzieht. Besonders vorteilhaft ist vorzugsweise in dem
zuerst genannten Fall eine Anordnung der Schaltung, derart, daß die gemeinsame Belegung
beider Kapazitäten geerdet ist, weil man dann für die meist schwierige Isolation
des den Strom des zu überwachenden Mediums führenden Rohres nicht Sorge zu tragen
braucht. Die nichtgeerdeten Belegungen beider Kapazitäten können als ebene Platten
ausgebildet sein; zweckmäßiger wird man ihnen aber zur Anpassung an die geerdete
Belegung rohrförmige Gestalt geben und die beiden gleich großen Rohre hintereillallder
in dem Strom des Mediums anordnen.