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Verfahren zur Bestimmung der Feuchtigkeit im Innern großer Materialmengen
Die Erfindung betrifft ein. Verfahren zur Bestimmung der Feuchtigkeit im Innern
großer Materialmengen auf dielektrischem Wege.
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Die übliche Bestimmung durch Probeentnahme und gewichtsanalytische
Bestimmung der Feuchtigkeit ist bei großen Mengen der Ware eine schwierige und zeitraubende
Arbeit.
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Etwas schneller kommt man zu einem Ergebnis, wenn man in den Warenhaufen
@ ein Lambrechtsches Stechhygrometer einbringt, das die vorhandene Feuchtigkeit
nach kurzer Zeit abzulesen erlaubt. Aber nach diesem Verfahren kann man, besonders
auf Schiffen', nicht weniger leicht zugängige und tiefere Partien des Warenstapels
erreichen, auch keine fortlaufenden Messungen machen. Auch ist man unter allen Umständen
genötigt, an einer ganzen Reihe von Stellen das Stechhygrometer einzubringen.
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Man hat ferner bereits den Vorschlag gemacht, die Feuchtigkeit von
Stoffen durch Messen ihrer dielektrischen Eigenschaften zu bestimmen. Insbesondere
hat man schon Baumwollballen auf dielektrischem Wege geprüft. Dabei dienten Metallreifen,
die um die-3 bis Zentner * schweren Baumwollballen gelegt sind, als Kondensatorplatten
für die Messungen, die in verschiedener Tiefe des Ballens gemacht wurden. Auch diese
Methode kann nicht völlig befriedigen, weil die Größe der Dielektrizitätskonstante
des Meßobjektes nicht bekannt ist; denn der Baumwolle können stets Verunreinigungen
von Stroh, Samen und sonstige Abfälle beigemischt sein. Auch ist keine Garantie
dafür gegeben, daß die geometrische Anordnung der Meßzelle, d. h, also die Lage
der Verpackungsreifen gegeneinander während der Lagerzeit, völlig konstant bleibt.
Bei diesem Verfahren gibt es also eine Reihe von unbekannten Faktoren, die die Sicherheit
des Meßergebnisses in Frage stellen, ganz abgesehen davon, daß es nur für Waren
in Frage kommt, die in Ballen verpackt und mit Metallreifen umschnürt werden.
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Das Verfahren nach vorliegender Erfindung kann ganz allgemein für
die Bestimmung der Feuchtigkeit im Innern großer Materialmengen benutzt werden und
zur fortlaufenden dielektrischen Bestimmung dienen. Es besteht darin, daß man ein
System von Meßzellen bekannter Art, bei denen zwischen durchlochten Metallelektroden
ein hygroskopischer fester Körper angeordnet ist, in den Stapel des Materials einsteckt
oder beim Aufschichten des Stapels in denselben mit von außen erreichbaren Anschlüssen
einbaut und die Kapazität des Kondensatorsystems fortlaufend bestimmt. Die Metallelektroden
sind nur wenige Millimeter voneinander entfernt angebracht. Der feste Körper kann
aus dem gleichen Material bestehen, aus dem der Warenstapel besteht, z. B. aus Tabakblättern,
Papier, Textilfasern, keramischen Körpern, Cellulose und Cellulosederivaten, H017.
usw.
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Die zu verwendenden Stoffe sind zweckmäßig porös oder durch Wasser
quellbar.
Sind die Waren elektrolythaltig oder aus anderen Gründen
ungeeignet, in den Meßzellen auf Feuchtigkeitsaüfnahine geprüft zu werden; so benutzt
man einen anderen geeignet« porösen oder quellbaren Meßkörper. Als geeignet haben
sich z. B. Kieselsäuregalle und Absorptionskohle erwiesen.
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Man hat schon zur Bestimmung des Feuch= tigkeitsgehaltes von bewegten
Stoffbahnen, insbesondere Papier, Meßzellen der beschriebenen Art verwandt, wobei
aus Kunstseide bestehende Bänder zwischen den Kondensatorplatten angeordnet waren,
mit denen die Feuchtigkeit der über die Meßzelle fortbewegten Stoffbahn festgestellt
wurde.
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Der Vorschlag; derartige Meßzellen in ruhende Warenhaufen hineinzustecken,
um -fortlaufend ihren Feuchtigkeitsgehalt zu bestimmen, ist neu: Die Form der Zelle
wird entsprechend dem besonderen Verwendungszweck gegenüber der bekannten insofern
abgeändert, als sie zweckmäßig mit einer Schutzumhüllung versehen wird. Zur Erleichterung
der Einführung in einen Warenstapel kann man ihr die Form einer stabförmigen Röhre
geben mit einer Spitze am Ende: Die Meßzelle besteht in diesem Falle aus dem unteren
Teil der durchlöcherten Rohrwand und einem im Innern des Rohres angebrachten koaxialen
Zylinder. Man kann auch mehrere nicht zugespitze Rohre mit Steckern und Buchsen
versehen und hintereinander in einen längeren Warenstapel, z. B. Kohlen- oder Getreideladungen
auf Schiffen, einbauen.
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Die -Kapazität der Meßzelle ist .in trockner Luft völlig .konstant.
Die in feuchter Luft auftretende Veränderung der Kapazität ist ein Maß für die relative
Feuchtigkeit der umgebenden Luft. Kennt man diese, so kann man den Feuchtigkeitsgehalt
der Ware selbst danach beurteilen.
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Damit das Feuchtigkeitsgleichgewicht schnell erreicht wird, darf man
nur verhältnismäßig wenig Dielektrikum anwenden und muß dafür sorgen, daß die umgebende
Luft das Dielektrikum in möglichst großer Fläche berührt und ungehindert umspülen
kann. Deshalb sind netz- oder gitterförmige Elektroden vorgesehen.
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Die Abb. i der Zeichnung zeigt eine derartige Meßzelle. I<i und
I(2 sind die sieb-oder netzartigen Kondensatorbelegungen. D ist das wasseraufnahmefähige
Dielektrikum. S sind Schutzgitter, welche auch gleichzeitig als elektrische Abschirmung
dienen.
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Soll die Zelle in das Innere eines Warenstapels eingeführt werden,
so wird sie zweckmäßig gemäß Abb. 2 ausgebildet. Die Zelle ist stabförmig gebaut
und enthält am Ende die eigentliche Zelle, deren Elektroden aus koaxialen Zylindern
bestehen. Das Rohr besitzt am Ende eine Spitze, um es leicht in das Meßgut einführen
zu können. Die am Ende im Rohr angeordneten Löcher ermöglichen :.den Luftzutritt
zu dem Meßkondensator. fiese Löcher müssen beim Einbohren der Zelle rch ein Schutzrohr
R abgedeckt werden. es Rohr wird hochgezogen wenn die Zelle än der Stelle liegt,
an der gemessen werden soll.
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Eine sehr wichtige Anwendung für Messungen an größeren Mengen wird
durch die Ausbildung der Meßzelle nach Abb. 3 ermöglicht. Etwa i bis 2 m lange Röhren,
welche an den Enden mit Steckern und Buchsen versehen sind, enthalten auf ihrer
ganzen Länge einen Kondensator gemäß. Abb. i und 2. 'Das äußere Rohr ist ebenfalls
durchlöchert, damit die Luft eindringen kann. Solche Meßzellen werden serienweise
aneinandergesteckt und beint Aufschichten eines Stapels in diesen hineinverlegt.
Da jede Zelle für sich abgeschlossen ist, so ist ein Weiterkriechen der Feuchtigkeit
von stark feuchten Stellen aus verhindert. Die durchschnittliche Feuchtigkeit ist
gleich dem gemessenen Gesamteffekt, geteilt durch die Anzahl der verwendeten Zellen.
Diese sind unter sich gleich und in relativer Feuchtigkeit geeicht.
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Bildet man die Zellen bandförmig aus, so können sie so billig und
handlich ausgebildet werden, daß ihre Verwendung in'Sack- oder Ballenware zweckmäßig
erscheint. Beim Verladen solcher Güter wird man regelmäßig ein Stück mit dieser
Zelle versehen, welche darin bleibt. Beien Umladen kontrolliert man diese einzeln
und erhält einen sehr genauen Oberblick über die Feuchtigkeitsveränderungen während
der Transport- oder Lagerzeit.
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Ein wichtiges Anwendungsgebiet bildet die Bauindustrie. Man stampft
in einen Betonpfeiler eine Meßzelle ein, so daß gerade noch die Anschlüsse erreichbar
bleiben. Man kann nun jederzeit den Abbindeprozeß von außen verfolgen; die Zelle
bleibt dann für immer im , Mauerwerk stecken, nachdem die Anschlußstelle überstrichen
ist.
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Um eine elektrische Kurzschlußbildung zu verhindern, wenn der Feuchtigkeitsgehalt
sehr groß werden und damit auch die Messung un- , möglich machen sollte, kann man
eine oder beide Elektroden mit einem isolierenden, wasserbeständigen Lack überziehen.
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Da es sich bei diesen Messungen um nur kleine Veränderungen der Dielektrizitätskonstante
handelt, benutzt man zweckmäßig eine Überlagerungsanordnung zu ihrer Messung. Der
Bezugspunkt aller Messungen entspricht dem Kapazitätswert der Meßzelle bei der relativen
Feuchtigkeit Null; es wird in manchen Fällen Schwierigkeiten machen, diesen Zustand
experimentell zu realisieren. Daher
wird grundsätzlich zu jeder
Zelle eine Kapazität in der Größe vorzusehen sein, welche der Kapazität der Zelle
im trockenen Zustand gleich ist. - Man ordnet sie zweckmäßig fest in oder an der
Meßzelle an. Ihr Dielektrikum y darf natürlich nicht irgendwie veränderlAw sein.
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Der elektrische Effekt ist wie jeder andere elektrische Meßeffekt
in der verschiedensten Weise anzuzeigen. Er kann auch zu beliebigen Schaltbetätigungen
benutzt werden.