DE676892C - Messeinrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Dielektrizitaetskonstante von festen Stoffen in Form von Pulvern, Koernern, Schnitzeln o. dgl. - Google Patents

Description

• Meßeinrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstante von festen Stoffen in Form von Pulvern, Körnern, Schnitzeln o. dgl. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstante von festen Stoffen, in Form von Pulvern u. dgl.
• Bei pulverförmigen Substanzen sind direkt, z. B. nach: Eintragen des Pulvers. in einen Kondensator gemessene Werte von Dielektrizit.ätskonstanten nicht brauchbar, da .die iln Pulver vorhandenen Lufteinschlüsse das Meßergebnis fälschen.
• Es wurde daher vorgeschlagen, diesem Nachteil dadurch zu begegnen, daß .das; Pulver in eine Flüssigkeit eingetragen und hierauf die so erhaltene Suspension gemessen wird. Um dabei die Dielektrizitätskonstante des Pulvers zu ermitteln, muß die verwendete Flüssigkeit oder das Flüssigkeitsgemisch so lange geändert werden, bis das Einbringen des Pulvers in den mit der Flüssigkeit ;gefüllten Meßkondensator eine Abweichung,des Meßwertes von der Dielektrizitätskonstanbe der Flüssigkeit nicht mehr hervorruft.
• Es, ist nun, wie mehrfach festgestellt wurde und auch .der Theorie entspricht, hierbei nicht möglich, sich mit nur einigen wenigen, z. B. weit auseinanderhegenden Meßwerten zu begnügen und aus ihnen eine Kurve aufzuzeichnen. Vielmehr ist man gezwungen, nacheinander eine Vielzahl von Flüssigkeiten mit verschiedenen Dielektrizitätskonstanten zu verwenden, um hinreichend genau an den gesuchten Wert der Dielektrizitätskonstante des Pulvers heranzukommen. Dien richtigen Wert erhält man aber auch hierbei nur dann, wenn man eine :solche Flüssigkeit oder ein solches Flüssigkeitsgemisch verwendet, das zufällig genau dieselbe Dielekrizitätskonstante wie-das Pulver aufweist.
• Dias bekannte Verfahren ist aber außerdem deshalb sehr nachteilig, weil. es die Anwendung .einer ganzen Reihe von Flüssigkeiten bekannter Dielektrizitätskönstante verlangt und eine Vielzahl von Messungen jedesmal mit einer neuen Flüssigkeit und einer neuen Probe Pulvererforderlich macht; muß man doch feststellen, ob und wie sich die Kapazität der ,aus, 'Flüssigkeit und Pulver bestehenden Mischung geändert hat. Die Anwendung des Verfahrens ist daher sehr zeitraubend und wegen -der großen Substanzmengen sowohl an Flüssigkeit als auch an Pulver kostspielig, zumal meist Eichflüssigkeiten besonderer Reinheit und genau definierter Dielektrizitätskonstante benutzt werden müssen.
• Alle die geschilderten Nachteile entfallen in einfacher Weise durch Anwendung der Meßeinrichtung nach der Erfindung, die aus einem ,einzigen Meßbehälter besteht, der zwei in ihm getrennt übereinander an_geordn@ete Elektrodensystemne .aufweist; die möglichst gleiche Kapazitätskonstanten aufweisen und zweckmäßig zur wahlweisen Anschaltung an einen gemeinsamen Umschalter angeschlossen sind.
• Diese Einrichtung bietet den Vorteil, daß nur eine einzige Probe Pulver verwendet zu werden braucht; außerdem ist es nicht nötig, die Dielektrizitätskonstänte der Flüssigkeit besonders zu bestimmen. So können als Flüssigkeiten technische Lösungsmittel benutzt werden.
• Es wurde dabei gefunden, daß mit der Meßeinrichtung besonders rasch sehr genaue Meßwerte .erhalten werden, können, wenn die Kapazitätsdifferenzen der beiden Systeme für Flüssigkeiten von verschiedener Dielektrizitätskonstante allein (Eichkurve) sowie in Gegenwart des sich nur in dem einen Meßsystem befindenden Meßgutes gemessen, die ermittelten Größen grapbis;ch ausgewertet und die gesuchten Werte der Dielektrizitätskonstante z. B. aus den Schnittpunkten der graphisch .aufgezeichneten Kurven bestimmt werden.
• Eine beispielsweise Ausführungsform der neuen Meßeinrichtung ist in der beiliegenden Zeichnung in Abb. i veranschaulicht.
• Die Abb.2 gibt die graphische Darstellung der Abhängigkeit des Wassergehaltes einer bestimmten: Substanz von der Dielektrizitätskonstante wieder, während Abb. 3 zwei Kurven zeigt, von denen die eine eine Eichkurve und @dxe ,ändere eine Meßkurve ist.
• Im einzelnen bezeichnet i seine aus Glas bestehende Zelle, in die sein Glasrohr 2 eingeschmolzen ist, das an dem in der Zelle befindlichen Ende verschlossen ist. Das Rohr 2 dient zur Befestigung des Meßsystems 3a und 3b, das aus mindestens zwei elektrisch getrennten Metallflächen (Elektroden) besteht. Im unteren Raum der Zelle befindet sich das Meßsystem q.a und q. b, das möglichst so ausgebildet und so angeordnet ist, daß seine Systemkonstanten ebenso groß sind wie die Konstanten des Systems 3a und 3b. Durch das: Glasrohrr 2 führen die Zuleitungen zu den einzelnen Meßsystem:en. Die Zuleitungen, sind an den Umschalter 5 angeschlossen; der wahlweise .das eine öder das andere System anschaltet.
• Die Messung selbst sei an einem praktischen Beispiel ierläutert. Es sei die Aufgabe gestellt, den Wassiergehalt von Fleischmnehl zu bestimmen. Bekannt müssen sein erstens der Wassergehalt von Fleischmehl in Abhängigkeit von der Dielektrizitätskonstante (Abt. 2), zweitens die Abhängigkeit der absoluten Differenz der Kapazitäten zwischen dem System 3 und dem System 4. einerseits und der Dielektrizitätskonstante der verwendeten Flüssigkeit anderseits (Abt. i, Kurve 1; letztere ist durch Abzug der Kapazität des unteren vom oberen System erhalten und läßt erkennen, daß bei der angenommenen Ausführung der Meßzellen die Differenz mit Abnähme der Dielektrizitätskonstante der verwandten Flüssigkeit wächst).
• Nach Festlegung dieser zweiten Kurve, ,die für jede Meßzellle nur einmal zu erfolgen hat, wird in die Zelle eine Flüssigkeit und hierauf eine beste Menge Pulver (Fleischmehl) eingefüllt. Die Flüssigkeit kann beliebig sein und muß lediglich die Bedingung erfüllen, daß das Pulver in ihr absinkt und von ihr weder verändert noch aufgelöst wird.. Die Menge des einzufüllenden Pulvers wird so bemessen, daß nach dem Absinken z. B. nur die Belegungen des unteren Kondensators- damit bedeckt sind; zwischen den Belegungen des oberen Kondensators soll dann nach dem Absinken :es Pulvers nur Flüssiggeit vorhanden sein. Ist nun die Dielektrizitätskonstante von Flüssigkeit und Pulver verschieden, so wird eine Messung für den oberen Kondensator einen anderen Wert als für den unteren iergeb.en.
• Nun wird eine solche Flüssigkeit zugegeben, welche die Delektrizitätskonstante des Flüssigkeitsgemisches in der gewünschten Richtung .ändert. Die Zelle wird alsdann verschlossen und durchgeschüttelt. Hierauf läßt man das Pulver absitzen und nimmt anschließend wieder eine Messung vor.
• Die beschriebenen Maßnahmen wiederholt man einige wenige Male, bis, man aus den j gemessenen Werten eine solche Kurve erhalten hat, mit der man durch ihren Schnitt mit der Eichkurve den gesuchten Wert der Dielektrizitätskonstante des Pulvers erhalten kann (vgl. Abb. 3, Schnittpunkt von Kurve 2 1 mit Kurve i). Den zu diesem Schnittpunkt gehörigen Wert der Dielektrizitätskonstante sucht man im Diagramm der Abb. 2 auf und liest den zugehörigen Wert des prozentualen Wassergehaltes ab.
• Die Kurve der Abb.2 (Eichkurve) kann man dadurch erhalten, daß man in üblicher Weise die Dielektrizitätskonstante eines Pulvers ganz bestimmten Feuchtigkeitsgehaltes ermittelt.
• Die Einrichtung und das. Verfahren nach der Erfindung bieten insbesondere auch für eilige Reihenmessungen große Vorteile. Es kann z. B. zur Bestimmung des Wassergehaltes von Mehl, Trockenmilch, Trockeneiweiß, keramischen Rohstoffen, Zement, Farbstoffen, Drogen usw. dienen. Es kann in allen Fällen Verwendung finden, bei denen die Dielektrizitäts!konstante sein bekanntes Maß für den Gehalt an einem bestimmten Bestandteil darstellt. So wurde @es mit gutem Erfolg zur Bestimmung des Alterungsgradeseines fasierigen Cellulosezwischenproduktes verwendet, dessen Dielektrizitätskonstante mit zunehmendem Alter abnahm. Das Verfahren eignet sich ferner dazu, die Beendigung von Mischprozessen festzustellen, wie sie in der Gießerei bei der Herstellung des Formsandes, in der Zementindustrie, der Glasindustrie, in der Gummiindustrie und vielen anderen Füllstoffe verarbeitenden Industrien vorkommen. . Blei entsprechenden Abmessungen der Zelle können auch gröbere Stoffe, wie Getreide, Tabak, Holzschliff, Cellulose usw., den Messungen nach dem vorliegenden Verfahren, unterworfen werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Meß:einrichtung zur Bestimmung der DZelektrizität.skonstante von festen Stoffen in Form von Pulvern, Körnern, Schnitzeln o. dgl., nach Eintragen derselben in eine Flüssigkeit, gekennzeichnet durch. einen einzigen Meßbehälter mit zwei in ihm ,getrennt @Übereinander angeordneten Elektrodensystemen, die möglichst gleiche Kapazitätskonstanten aufweisen und zweckmäßig zur wahlweisen Anschaltung an einen gemeinsamen Umschalter angeschlossen sind.
2. 2. Verfahren zur Bestimmung der Dielekrizitätskonstante von festen Stoffen mit der Meßeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsdifferenzen der beiden Systeme für Flüssigkeiten von verschiedener Dielektrizitätskonstante allein (Eichkurve) sowie in Gegenwart des sich nur in :dem einen Meßsystem befindenden Meßgutes .gemessen, die ermittelten Größen graphisch ausgewertet und die ,gesuchten Werte der Dielektrizitätskonstante z. B. aus den Schnittpunkten der graphisch .aufgezeichneten Kurven bestimmt werden.