DE670261C

DE670261C - Verfahren zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes fester Stoffe

Info

Publication number: DE670261C
Application number: DES123439D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Albrecht Werren
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-07-16
Filing date: 1936-07-16
Publication date: 1939-01-14

Description

Verfahren zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes fester Stoffe Es ist bereits eine ganze Reihe von Verfahren bekanntgeworden, um den Feuchtigkeitsgehalt fester Stoffe zu ermitteln. An erster Stelle ist hierbei das sogenannte Darrverfahren zu nennen, das darin besteht, daß von dein zu untersuchenden Körper eine Probe entnommen wird, der auf chemischem Wege oder durch Erwärmung die Feuchtigkeit entzogen wird, wobei sich dann durch Feststellung der Gewichtsverminderung der ursprüngliche Feuchtigkeitsgehalt ermitteln läßt. Der Feuchtigkeitsgehalt fester Körper läßt sich aber auch auf elektrischem Wege bestiminen, beispielsweise dadurch, daß der elektrische Widerstand gemessen wird. Mit diesem Verfahren lassen sich jedoch nur Feuchtigkeitsgehalte bis zum Fasersättigungspunkt erfassen. Außerdem kann man den Feuchtigkeitsgehalt auch durch Messung der Dielektrizitätskonstante oder durch eine Verlustwinkelinessung bestimmen. Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie die Entnahme von Proben aus dem zu untersuchenden Stoff erfordern und deshalb nicht für fortlaufende Messungen während des Betriebes, beispielsweise zur Kontrolle der abnehmenden Holzfeuchtigkeit in einer Holztrocknungsanlage, brauchbar sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes fester Stoffe, das unmittelbar an einem Körper durchgeführt werden kann, der sich gerade irn Trocknungsprozeß befindet, der also beispielsweise in einen Trockenofen oder eine 1dochfrequenztrocknungseinrichtung eingeschlossen ist. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes fester Stoffe ein Verfahren zu benutzen, das an sich bereits für einen anderen Zweck, nämlich zur Bestimmung der Dichte von Gasen, Flüssigkeiten und festen Körpern, bekanntgeworden ist. Dieses Verfahren besteht darin, daß auf den Körper, dessen Dichte bestimmt werden soll, mechanische Schwingungen übertragen werden und daß dann charakteristische Größen des sich dabei einstellenden Schwingungszustandes gemessen werden. Die hierbei gemessenen Größen lassen dann einen eindeutigen Rückschluß auf den Feuchtigkeitsgehalt des untersuchenden Stoffes zu. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Feuchtigkeit, die in einem festen Körper enthalten ist, für diesen eine mechanische Belastung darstellt, an den Schwingungen des Körpers mit teilnimmt und dementsprechend den Schwingungszustand des Körpers beeinflußt. Voraussetzung für die Durchführung des Verfahrens ist, daß der zu untersuchende Körper tatsächlich imstande ist, Eigenschwingungen auszuführen. Bei elastischen Körpern trifft das ohne weiteres zu, bei weichen Körpern, wie Papier, Webstoffen und ähnlichem, muß dagegen die Schwingungsfähigkeit durch eine mechanische Vorspannung des Stoffes erreicht werden. Bei Papiermaschinen kann man also beispielsweise die Papierbahn durch Spannrollen so straffen, daß sie .als Ganzes ein schwingungsfähiges Gebilde darstellt.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in folgendem: In den zu untersuchenden Körper, beispielsweise in einen Holzstab, werden an einem Ende mechanische Schwingungen von Hörfrequenz eingeführt, und es wird die Geschwindigkeit gemessen, mit der sich diese mechanischen Schwingungen in dem Körper ausbreiten. Eine Meßanordnung, mit der sich dieses Verfahren besonders einfach durchführen läßt, ist beispielsweise in Fig. i der Zeichnung dargestellt. Dort ist dem stabförmigen Körper i, dessen Feuchtigkeitsgehalt untersucht werden soll, ein Parallelweg 2 für die akustischen Schwingungen zugeordnet. Die Schwingungen werden sowohl für den Untersuchungskörper i als auch für den Parallelweg 2 über die Brücke 3 derselben Schwingungsquelle q., beispielsweise einem Summer, entnommen. Als Parallelweg für die Schwingungen könnte man an sich die in einer Röhre eingeschlossene Luftsäule verwenden. Das setzt jedoch voraus, daß die Röhre aus völlig schalltotem Material hergestellt ist, da sich sonst eine äußere Luftbewegung auf das Meßergebnis nachteilig bemerkbar machen würde. Es ist daher zweckmäßig, auch als Parallelweg einen festen Körper zu verwenden. An dem anderen Ende stehen nun die beiden Stäbe i und 2 mit je einem Tonabnehmer 5 und 6, der beliebig ausgebildet sein kann, in Verbindung. Die von den Tonabnehmern gelieferten Spannungen sind hintereinandergesch.altet, und ihre Summe wirkt auf ein Anzeigegerät i, vorzugsweise ein Telephon, ein. Zum Zwecke der Messung kann man nun am einfachsten so vorgehen, daß man die Frequenz, die der Summer 4 liefert, so lange regelt, bis das Telephon 7 schweigt bzw. bis ein Minimum der Lautstärke erreicht ist. Dieser Zustand ist ein Zeichen dafür, daß die Schwingungen, die auf die beiden Tonabnehmer einwirken, gegeneinander eine Phasenverschiebung von i8oß besitzen. Die Frequenz, bei der das erreicht ist, ist dann ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt des Körpers i.
Eine andere Möglichkeit der Durchführung, die auf dem gleichen Prinzip beruht, zeigt Fig. 2. Dort ist nur ein Z`onabnehmer 9 vorgesehen, der mit dem Mittelpunkt eines doppelarmigen Hebels 8 in Verbindung steht. Auf den einen Endpunkt dieses Hebels wirken die durch den Stab i fortgeleiteten Schwingungen ein, auf den anderen Endpunkt entsprechend die auf dem Stab 2 fortgeleiteten Schwingungen. Man erkennt, daß bei einer Phasenverschiebung von i8o° zwischen diesen beiden Schwingungen der Mittelpunkt des Hebels in Ruhe bleibt und somit dem Tonabnehmer keine Schwingung zugeführt wird. Das Telephon 7 hat also auch in diesem Fall sein Lautstärkeminimurn. Unter Umständen kann man an Stelle des Tonabnehmers 9 auch eine Membran anordnen, die ein unmittelbares Abhören der Differenzschwingung gestattet.
Wie schon erwähnt, ist nicht nur die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles in dem zu untersuchenden Körper als charakteristische Größe für den Feuchtigkeitsgehalt verwendbar, sondern es können hierfür auch andere Größen in Betracht kommen. So kann man beispielsweise feststellen, bei welcher Frequenz die Eigenschwingung des zu untersuchenden Körpers mit der Erregerschwingung in Resonanz kommt. In dieser Weise kann man beispielsweise den Feuchtigkeitsgehalt von Papierbahnen feststellen, indem man durch eine Walze mechanische Schwingungen auf die Bahn überträgt und deren Frequenz so lange ändert, bis die Schwingungsamplitude der Bahn ein Maximum zeigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anwendung des Verfahrens, die Dichte fester Körper durch Übertragung mechanischer Schwingungen auf diese Körper und durch Messung charakteristischer Größen des sich dabei einstellenden Schwingungszustandes zu messen, zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes fester Stoffe.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Körper geringer Elastizität, wie Papier usw., unter mechanischer Spannung gehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu untersuchenden Körper Schwingungen von Hörfrequenz eingeführt werden, und daß deren Fortpflanzungsgeschwindigkeit in dem Körper bei bestimmten Frequenzen gemessen wird. q..
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, d.aß dem zu untersuchenden Körper und einem diesem in bezug auf die Fortleitung parallel geschalteten Vergleichskörper aus einer gemeinsamen Quelle Schwingungen von Hörfrequenz zugeführt werden, und daß die Frequenz so eingeregelt wird, daß sich am anderen Ende der Körper zwischen den ankommenden Schwingungen eine Phasenverschiebung von z8o° ergibt.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß sowohl mit dem zu untersuchenden Körper als auch mit dem Vergleichskörper je einTonabnehmer, vorzugsweise in gleichem Abstand von der Schallquelle, verbunden ist, und daB die Summe der von den Tonabnehmern erzeugten Spannungen auf ein Anzeigegerät einwirkt.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daB die durch den zu untersuchenden Körper einerseits und durch den Vergleichskörper andererseits übertragenen Schallschwingungen auf die beiden Enden eines zweiarmigen Hebels einwirken, dessen Mittelpunkt mit einem Tonabnehmer in Verbindung steht.