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Meßgerät zum Messen der Trockenzeit von Trocknern und Trockenagen
Zur
Messung der Trockenzeit von Trocknern bzw. Trodcenanlagen fehlte bisher ein geeignetes
Meßgerät. Die bekannten sog. Luftfeuchtigkeitsmesser (Hygrometer) sind für Messungen
in Trocknern deshalb ungeeignet, weil sie nur einen kleinen Ausschnitt des zu trocknenden
Bereiches erfassen. Auch würde die Messung recht ungenau werden, weil die Abstände
und die Lage eines derartigen Feuchtigkeitsmessers genau definiert sein müßte. Es
wäre auch nötig, die Messung an sehr vielen Punkten vorzunehmen, um somit den gesamten
Trockenbereich wenigstens angenähert zu erfassen, Ein solches Meßgerät oder auch
Verdunstungsmesser für Trockner muß zweckmäßig deshalb so gebaut sein, daß er eine
integrierende Messung ergibt, d. h., daß der ganze Trockenbereich auf einmal erfaßt
werden kann. Außerdem muß aber auch die Möglichkeit bestehen, Teilbereiche messen
zu können, um etwaige Gebiete schnellerer oder langsamerer Trocknung ermitteln zu
können. Um weiterhin den wahren Verhältnissen, wie sie bei der Trocknung vorliegen,
nahe zu kommen, muß ein derartiges Gerät auch in seinen Dimensionen in bezug auf
die feuchtigkeitsempfindlichen Meßteile der Größe des Trockengutes entsprechen.
Das heißt z. B. bei Trockenhauben für Friseure muß das Gerät der Größe des menschlichen
Kopfes entsprechen.
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In der Meteorologie ist ein Verdunstungsmesser bekannt, der aus einer
Kugel besteht, über die Fließpapier gespannt ist. Dem Fließpapier wird bei diesem
Gerät eine definierte Menge Wasser durch ein Glasrohr an der obersten Stelle zugeführt,
und es wird nun an einer Mensur das Absinken des Wasserstandes gemessen. Mit diesem
Verdunstungsmesser ist es grundsätzlich möglich, die Trockenzeit zu ermitteln. Doch
ist dieses Verfahren nicht genau, und vor allen Dingen ist die Messung g von Teilbereichen
nicht ohne weiteres möglich.
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Erfindungsgemäß kann man Teilbereiche dadurch besser ermitteln, daß
man die Form des Trockengutes nachbildet und diese Form mit einem benetzbaren Stoff
überzieht, der nur einmal angefeuchtet wird. Naturgemäß hat ein solcher Stoff in
feuchtem Zustand eine andere Farbe als im Trockenzustand.
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Man karm also an der Farbe erkennen, welche Teilbereiche eher als
andere trocken werden. Man kann aber auch von der bekannten psychrometrischen Meßmethode
Gebrauch machen, die darin besteht, daß das sog. feuchte Thermometer mit Seidengaze
oder irgendeinem anderen benetzbaren Stoff übetzogen ist. Nach Befeuchten des Stoffüberzuges
sinkt die Temperatur um mehrere Grad, und zwar um so schneller, je stärker die Luftbewegung
ist.
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Dabei zeigt sich, daß die Temperatur, solange der Stoffüberzug noch
feucht ist, nicht steigt, auch wenn die befeuchtete Gaze von einem warmen Luftstrom
angeblasen wird. Abb. 1 zeigt einen derartigen Temperaturverlauf, bei dem beispielsweise
der Luftstrom, mit dem das Thermometer angeblasen wird, um 20 bis 30° wärmer ist
als die umgebende Luft. Die Normaltemperatur soll beispielsweise im Punkt ci liegen.
Beim Anblasen mit dem warmen Luftstrom sinkt die Temperatur auf den Punkt b und
bleibt dann über längere Zeit, nämlich bis zum Punkt c, annähernd konstant. In dem
Augenblick, in welchem die befeuchtete Gaze in Trocknung übergeht, steigt die- Temperatur
sehr rasch an und erreicht in Punkt e die Endtemperatur, nämlich tdie des warmen
Luftstromes. Man erkennt aus dieser Kurve, daß die Messung in dem steilen Anstieg
zwischen c und e sehr genau sein muß, weil zu einer großen Temperaturänderung nur
kleine Zeitwerte gehören. Wenn man also die Zeit von Anfang, nämlich im Punkts,
bis beispielsweise zum Punkt d, d. h. dem arithmetischen Mittelwert zwischen c und
e als Meßpunkt wählt, so würde man eine definierte und genaue Messung der Trockenzeit
erhalten.
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Die Messung des Temperaturanstieges damit die Bestimmung des Punktes
d ist mit geeigneten Thermometern möglich. Doch ist bei Verwendung einer größeren
Anzahl von Thermometern eine gleichzeitige Ablesung nur schwer möglich. Außer dem
muß bei jeder Messung erst immer die Anfangs- und Endtemperatur bekannt sein, um
den arithmetischen Mittelwert, nämlich den Punkt d, zu bestimmen. Die Erfindung
löst daher das Meßproblem auf elektrischem Weg, wobei gleichzeitig eine automatische
Ermittlung des Punktes d allein durch schaltungsmäßige Maßnahmen herbeigeführt wird.
Sie macht im übrigen von einem Nullinstrument Gebrauch, so daß lediglich der Nulldurchgang
des Zeiger für die Ablesung ausgewertet wird. Außerdem ist es ohne weiteres möglich,
durch Umschaltung oder durch Verwendung mehrerer Meßinstrumente die Trockenzeit
an beliebigen Stellen zu messen.
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Zur Messung der Temperatur werden erfindungsgemäß Widerstände mit
hohem Temperaturkoeffizienten vernvenfdet. Besonders geeignet sind hierfür die sog.
heißleiter-Widerstände. Abb. 2 zeigt die Widerstands änderung in Abhängigkeit von
der Temperatur. Zweckmäßig wird ein solcher Widerstand mit anderen temperaturunabhängigen
Widerständen in die Zweige einer Wheatstone schen Brücke eingeschaltet. Das erfindungsgemäße
Meßgerät arbeitet nun so, daß ein temperaturabhängiger Widerstand, beispielsweise
R3 in Abb. 3, befeuchtet wird und bei der Messung dem --Trockenprozeß aus gesetzt
ist. Die Widerstände R 1 und R 2 sind temperaturunabhängige Widerstände und dienen
lediglich zur Herstellung des Brückengleichgewichtes.
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Der Widerstand R4 ist auch ein temperaturabhängigerWiderstand, der
vorzugsweise gleich R3 gewählt wird. Dieser Widerstand R 4 wird jedoch nicht befeuchtet,
sondern möglichst unbeeinflußt dem warmen Luftstrom, der zur Trocknun% -d¾, ausgesetzt.
Er mißt damit praktisch die Temperatur dieses Luftstromes. Um mit einer derartigen
Brückenschaltung den Punkt d in Abb. 1 ermitteln zu können, wird dem Widerstand
R4 ein gleich großer temperaturunabhängiger Widerstand R 5 parallel geschaltet,
so daß der Gesamtwiderstand von R 4 und R 5 im unbeeinflußten Zustand gleich 1/1
R 4 geworden ist. Außerdem wird der Widerstand R1 doppelt so groß wie R 2 gewählt.
Ein Instrument 1 würde in diesem Fall den Strom Null anzeigen. Wird der Widerstand
R 3 befeuchtet und der Widerstand R4 dem warmen Luftstrom ausgesetzt, so ändert
sich das Brückenverhältnis, d. h. es fließt durch das Instrument 1 ein Strom. Erst
wenn der befeuchtete Widerstand R 3 in Trocknung übergeht, d. h. sich erwärmt, ändert
sich das Brückenverhältnis, bis das Gleichgewicht hergestellt ist und der Strom
zu Null wird.
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Wie sich durch Rechnung leicht nachweisen läßt, ist dies bei dem
hier gewählten Widerstandverhältnis im Punkt d der Abb. 1 der Fall, d. h., bei diesem
Temperaturwert verhalten sich die Widerstände Rr:R2--R3:(R4tR5). Da nun der Widerstand
R3 im Endzustand auch die Temperatur des warmen Luftstromes. annimmt, wird sein
Widerstand so stark geändert, daß das Brückengleichgewicht wieder gestört ist und
nun ein Strom in entgegengesetzter Richtung durch das Instrument fließt. Der Nulldurchgang
des Zeigers am Instrument 1 ist damit eine definierte Anzeige, um die Zeit festlegen
zu können.
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Abb. 4 zeigt schematisch die erSndungsgem'åße Ausführung des Verdunstungsmessers,
wie sie zur Messung der Trockenzeit von Trockenhauben für Friseure dient. Auf einer
halbkugelförmigen Schale 10, die vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material, z.
B. Aluminium, besteht, ist ein stark benetzbarer Stoff 2 gespannt. Zwischen der
Metallhülse und dem Stoff liegt elektrisch isoliert der temperaturabhängige Widerstand
R 3, der die Temperatur annimmt, die die Aluminiumschale jeweils besitzt. Durch
Zuleitungen 8 ist dieser Widerstand mit der Brücke verbunden. An anderer Stelle,
und zwar in gewisser Entfernung von der Kugelschale, befindet sich der Wi-derstand
R4 mit seinen Zuleitungen 9. Er ist von der Schale sowohl vor Wärmeleitung als -auch
vor Wärmestrahlung, von
letzterer durch ein Abschirmblech 5, geschützt.
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Dieser Widerstand ist dem warmen Luftstrom voll ausgesetzt und nimmt
beim Anblasen dessen Temperatur an. Schaltet man die Widerstände R 3 und R4 in der
Weise zu einer Brücke zusammen, wie dies Abb. 3 zeigt, und befeuchtet den benetzbaren
Überzug, so ist mit einer derartigen Anordnung eine Ermittlung der Trockendauer
möglich. Erfindungsgemäß wird nicht nur an einer Stelle ein Widerstand R3 angebracht,
sondern an möglichst vielen, damit die Trockenzeit der verschiedenen Partien gemessen
werden kann. Zweckmäßigerxveise werden diese Widerstände durch einen Stufenschalter
jeweils in den Brückenkreis eingeschaltet.
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Um eine annähernd richtige Anzeige zu erhalten, ist eine verhältnismäßig
hohe Spannung nötig, die allerdings bei gestörtem Brückengleichgewicht, d.h. in
ganz feuchtem oder ganz trockenem Zustand eine Überlastung des Anzeigeinstrumentes
zur Folge haben würde. Die Erfindung vermeidet eine tSberlastung des Instrumentes
durch Parallelschalten eines Gleichrichterpaares Gl (Abb. 3), welches infolge seiner
stark gekrümmten Spannungsstromcharakteristik als Spannungrsbegrenzer wirkt. So
wird bei kleinen Spannungen die hohe Anzeigeempfindlichkeit beibehalten, während
größere Spannungswerte und damit größere Instrumentenaus schläge über die Gleichrichter
annähernd kurzgeschlossen werden.
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In die Messung der Trockenzeit geht auch die Menge der Feuchtigkeit,
die verdunstet werden muß, ein, d. h. es müßte die Menge Wasser, die von dem benetzbaren
Überzug aufgenommen wird, jeweils genau bestimmt werden. Praktische Versuche haben
indessen gezeigt, daß bei ein und demselben Überzug die aufgenommene Wassermenge
nur in ganz geringen Grenzen schwankt, wenn man den gesamten Überzug in Wasser eintaucht
und etwa 1 bis 2 Minuten abtropfen läßt. Die aufgenommene Wassermenge ist, wie Messungen
gezeigt haben, dann auf einige Prozent genau. Es ist deshalb nicht erforderlich,
die aufgenommene Wassermenge besonders zu messen.
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Abb. 5 zeigt das gesamte Gerät, wie es sich als praktisches und handliches
Meßgerät erwiesen hat.
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In wider Abb. 5 ist 10 die Aluminiumschale, welche mit dem benetzbaren
Überzug versehen ist.
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Zwischen Schale und Überzug befinden sich an verschiedenen Stellen
die temperaturabhängigen Widerstände 15. Dem warmen Luftstrom ausgesetzt und in
gewissen Abständen von der Schale befindet sich der Widerstand I6. Das Ganze ist
auf ein Gehäuse II gesetzt, wobei die Widerstände über eine Steckverbindung mit
den anderen Einrichtungen im Gehäuse ii verbunden sind. In diesem Gehäuse befindet
sich die Batterie, sonstige Schaltelemente, schließlich das Anzeigeinstrument 12
und ein Ausschalter bzw. Stufenschalter 13. Das Ganze wird von einem Stativ 14 getragen,
das so aufgestellt wird, daß die den menschlichen Kopf umhüllende Halbkugelschale
10 in die Trockenhaube eingeführt werden kann.
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Außer dem Abschirmblech 5 sind noch wärmeisolierende Abstandsstücke
7 vorgesehen, auf denen der Widerstand R4 angeordnet ist.
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Die gesamte Anordnung kann an ein an sich bekanntes selbsttätiges
Registrierinstrument bzw. an einen Zeitmesser angeschlossen werden.
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PATENTANspnücnz: 1. Meßgerät zum Messen der Trockenzeit von Trocknern
und Trockenanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Trockengut umhüllende Form
mit einem benetzbaren, vor der Messung anzufeuchtenden Stoff überzogen ist, und
daß zwischen der Form und dem benetzbaren Stoff temperaturabhängige Widerstände
sowie ein außerhalb dieser Form befindlicher Vergleichswilderstand angeordnet sind,
die die Zweige einer Wheatstoneschen Brücke bilden.