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Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes von festen, pulverigen,
körnigen und flüssigen Stoffen sowie Gasen Die Messung des Feuchtigkeitsgehaltes
von Stoffen durch Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten mit Hilfe von Strömen,
deren Frequenz über 50 Perioden liegt, ist in mannigfaltigen Ausführungen bekannt.
Diese Methoden sind von den Mängeln behaftet, daß die Erzeugung hoher Frequenzen
Schwingungskreise erfordert, in denen die Frequenz und die Stromstärke nur schwer
konstant gehalten werden können. Auch gibt es Verfahren, bei denen die Resonanzkurve
zweier in Brückenschaltung geschalteter Schwingungskreise als Basis der Feuchtigkeitsmessung
Anwendung findet. Bei diesen Verfahren tritt außer den obengenannten noch die Schwierigkeit
hinzu, Lage, Form und Steilheit der Resonanzkurve konstant zu halten.
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Ferner ist les bekannt, auf Grund der Leitfähigkeit Rückschlüsse
auf den Feuchtigkeits. gehalt zu ziehen. Außerdem sind Kombinationen von Messungen
der Leitfähigkeit und Polarisation unter Anwendung von Gleichstrom oder der Leitfähigkeit
und der Kapazität bei Benutzung von Wechselstrom versucht worden, wobei in diesem
Zusammenhang bereits die Anwendung eines Elektronenrelais vorgeschlagen worden ist.
Alle Methoden, welche die Effekte der Leitfähigkeit und der Polarisation bzw. der
Kapazität allein oder in Kombination zur Basis haben, besitzen den Nachteil, daß
die Messung weitgehend beeinflußt wird von der Feuchtigkeitsverteilung in dem Material
und der veränderlichen Polarisationsmessung.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes
von festen, pulverigen, körnigen und flüssigen Stoffen sowie Gasen, welches darin
mit dem zuletzt
angeführten bekannten Verfahren übereinstimmt, daß
über einen von der Feuchtigkeit des zu untersuchenden Stoffes beeinflußten Kondensator
ein Elektronenrelais gesteuert wird.
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Die Erfindung hat zum Ziel, die Vcrwendung hoher Frequenzen und jeglicher
Resonanzen zu vermeiden. Sie geht aus von der bekannten Tatsache. daß jeder Kondensator
von einem Wechselstrom passierbar ist. Die Stromstärke. welche einen Kondensator
bestimmter Kapazität durchfließt, steigt proportional der angelegten Spannung und
Frequenz. Da die in Frage kommenden Kapazitäten sehr klein sind, war man bisher
gezwungen, entweder mit sehr hohen Spannungen zu arbeiten oder mit sehr hohen Frequenzena
um brauchbare Mehenergien zu bekommen. Es liegt auf der Hand, daß zur Berücksichtigung
all dieser Momente komplizierte und teure Anordnungen getroffen werden mußten, welche
die Betriebssicherheit und Meßgenauigkeit erschwerten.
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Ausgehend von der Tatsache, daß ein kleiner Kondensator für einen
Wechselstrom niedriger Frequenz zwar einen sehr hohen Widerstand darstellt, aber
eine theoretisch vorhandene und praktisch nachweisbare Stromstärke hindurchläßt.
ist der Spannungsabfall an diesem Widerstand in Serie mit einem zweiten hohen Widerstand
in der Weise zur Basis des vorliegenden neuen Meßverfahrens benutzt worden, daß
erfindungsgemäß über den im Gitterstromkreis des Elektronenrelais liegenden Meßkondensator
eine niederfrequente Wechselspannung angelegt und der sich dem Anodenstrom, welcher
einer Gleichstrom- oder einer Wechselstromquelle entstammen kann, überlagernde Wechselstrom
unter Anwendung bekannter Kompensationsschaltungen nach der Nullmethode gemessen
wird. Vorteilhaft ist es, außer dem Meßkondensator, vorzugsweise parallel zu diesem,
im Gitterstromkreis weitere Kondensatoren anzuordnen, durch welche von Hand oder
selbsttätig mittels bekannter Kompensographen eine Beeinflussung der Meßgenauigkeit
durch Temperatur, spezifisches Gewicht, relative Luftfeuchtigkeit, Schütt- oder
Füllgewicht u. dgl. ausgeglichen wird.
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Die Erfindung ist in den Abb. 1 und 2 an Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
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In Abb. 1 stellt 1 das Elektronenrelais dar.
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Die Heizung geschieht auf übliche Art. Zwischen Kathode 2 und Anode
3 wird eine Wechselspannung angelegt die vom Milliamperemeter 4 angezeigte Stromstärke
ist abhängig von der Gitterladung. Das Gitter erhält seine Ladung über dem Kondensator
5.
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Die Röhre wird nur stromdurchlässig während der Halbperiode, in der
die Anode 3 positiv wird. Im selben Augenblick wird das Gitter über den Kondensator
gleichphasig positiv. Je nach Größenordnung des Konden$ators 5 muß auch die Gitterladung
positivtverden, d. h. also, je größer die Kapazität so >.üm so größer ist auch
der Anodenstrom, æ lCher von dem Meßinstrument 4 abgelesen werden kann.
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Zur praktischen Ausführung des Meßverfahrens wird das Meßgut zwischen
die Platten des Kondensators 5 gebracht. Je höher der Wassergehalt des Meßgutes
ist und je höher dadurch zwangsläufig die Dielektrizitätskonstante wird, um so höher
ist die Kapazität und damit der angezeigte Anodenstrom. Man kann somit eine Proportionalität
zwischen der Feuchtigkeit des Gutes und dem Anodenstrom herstellen; damit ist ein
Maß für die Feuchtigkeit gegeben.
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Mit bekannten Mitteln wird eine Kompensation des Anodenstromes bewirkt,
um so nach. der Nulimethode arbeiten zu können.
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Die praktische Ausführung gestaltet sich nun wie folgt (Abb. 2):
In den Meßkondensator 5 wird das Gut mit dem zu bestimmenden Feuchtigkeitsgehalt
eingefüllt. Der auftretende Instrumentenaus schlag wird mittels des Kondensators
7 im Kompensationszweig auf Null gebracht. So bald in Kondensator 5 ein Material
mit niedrigerer Feuchtigkeit hineinkommt, entsteht am Instrument 4 wieder ein Ausschlag,
weil die Kapazität 5 und damit die Gitterladung geringer geworden ist. Nun wird
der parallel zu 5 geschaltete Kondensator 6 in seiner Kapazität vergrößert, bis
Instrument 4 wieder auf Null kommt. Die erforderliche Kapazi tätsvergrößerung von
6 ist gleich der Kapazitätsverminderung von 5, welche hervorge rufen worden war
durch das trockenere Material. Verwendet man nun als Instrument 4 einen Kompensographen
bekannter Einrichtung, so kann die Regulierung des Kondensators 6 vollautomatisch
geschehen und die bierbei vorgenommene Drehung des Drehkondensators 6 registriert
werden. Mit dieser Einrichtung kann weiterhin mit bekannten Mitteln eine sich selbsttätig
steuernde Regelvorrichtung zur Betätigung von Wasser-, Dampf-oder Luftventilen verbunden
werden, welche letztere je. nach den Erfordernissen für eine Feuchtigkeitskonstanthaltung
des zu messenden Gutes in Kraft treten können.
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Da bei allen Vorrichtungen, welche mit Elektronenrelais arbeiten,
die bisher unvermeid]iche Alterung der Röhren mit gleichzeitiger Änderung der Röhrencharakteristik
eine störende Verschiebung des Meßbereichs oder der Meßempfindlichkeit oder des
Nullpunktes mit sich bringt, ist vorgesehen, daß entweder von Hand oder durch einen
Zeitschalter
z. B. alle 24 Stunden eine Umschaltung auf einen Eichkondensator
an Stelle von Kondensator 5 lerfolgt. Die Nachregulierung wird am Kondensator 7
entweder von Hand vorgenommen oder mittels des lerwähnten Kompensographen. Die Steuerorgane
des Kompensographen wirken nach der Umschaltung anstatt auf Kondensator 6 auf Kondensator
7. Durch die Nachregulierung des Kondensators 7 wird das Instrument in regelmäßigen
Abständen auf den Nullpunkt einreguliert, falls infolge einer Röhren änderung eine
Verschiebung stattgefunden hat.
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Nun ist es weiterhin bekannt, daß die Dielektrizitätskonstante von
der Temperatur abhängig ist. Um diesen Fehler zu kompiensieren, ist die veränderlichje
Kapazität 7 z. B. parallel zu den übrigen Kapazitäten 6 und 5 oder an anderer geeigneter
Stelle des Meßsystems vorgesehen. Die Achse dieses Drehkondensators 7 kann an ein
spiralförmiges Bimetallthermometer befestigt werden, dessen Drehmoment die Kapazität
des Kondensators 7 in dem Maße verändert, wie es für die Korrektur entsprechender
Tiemperatur notwendig ist. Weiterhin ist es bekannt, daß alle elektrischen Feuchtigkeitsmesser
an dem Nachteil kranken, daß das Schütt- oder Füllgewicht des zur Untersuchung gelangenden
Materials unberücksichtigt bleibt.
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Zur Behebung dieses Mangels ist die veränderliche Kapazität 8 vorgesehen,
welche z. B. parallel zu den Kondensatoren 5, 6 und 7 geschaltet wird oder an eine
andere geeignete Stelle. Diese Kapazität 8 kann entweder von Hand eingestellt werden,
wenn - das Schüttgewicht bekannt ist, oder aber automatisch mittels der Neigung
einer automatischen Schüttgewichtswaage bekannter Art gesteuert werden, wie es zur
Korrektur -erforderlich ist.
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Die Anordnung insgesamt kann ausgeführt werden als Gerät zur Messung
einzelner Muster oder zur kontinuierlichen Messung an einem laufenden Strom.
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PATENTANYSPRL CI1E: I. Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes
von festen, pulverigen, körnigen und flüssigen Stoffen sowie Gasen, bei dem über
einen von der Feuchtigkeit des zu untersuchenden Stoffes beeinflußten Kondensator
ein Elektronenrelais gesteuert wird. dadurch gekennzeichnet, daß über den im Gitterstromkreis
des Elektronenrelais liegenden Meßkondensator eine niederfrequente Wechselspannung
angelegt und der sich dem Anodenstrom, welcher einer Gleichstrom-oder einer Wechsel
stromquelle entstammen kann, überlagernde Wechselstrom unter Anwendung bekannter
Kompensationsschaltungen nach der Nulimethode gemessen wird.