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Verfahren und Einrichtung zum Betätigen mindestens einer Regelvorrichtung
oder eines Anzeigegerätes in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt von Stoffbahnen,
welche durch die bei ihrer Bewegung auftretende Reibung eine elektrostatische Ladung
erhalten Es sind verschiedene Anordnungen zur Feststellung des Feuchtigkeitsgehaltes
von aus Trocknungsvorrichtungen fortlaufend austretenden S toffbahnen, wie
z. B. Gewebe, Papier oder ähnliche Bahnen, durch Messen der elektrostatischen Ladung,
welche infolge der bei der Bewegung auftretenden Reibung entsteht und der-en Stärke
von dem Feuchtigkeitsgehalt der Stoffbahn abhängt, bekannt.
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Diese bekannten Anordnungen sind derart durchgebildet, daß die auf
der Stoffbahn auftretende eIcktrostatisch-- Ladung mittels Aufnahmevorrlichtungen
und Zuleitungen einem Elektrometer zuggeführt wird. Dieses Elektrometer, das als
Anzeigegerät für den Feuchtigkeitsgrad der Stoffbahn dient, wird oftmals gleichzeitig
in Verbindung mit Vorrichtunggen, welche zum selbsttätigen Einregeln der Trocknungsvorrichtung
dienen, verwendet. Hierbei treten bei diesen bekannten Anordnungen, die elektrostatische
Geräte als wirksame Anzeigeorgane und Steuergeräte verwenden, verschiedene Nachteile
auf, die deren Verwendung und zuverlässiges Funktionieren oftmals in Frage stellen.
So kann z. B. ein solches Gerät immer nur für eine bestimmte Stoffart verwendet
werden. Soll der Feuchtigkeitsgehalt eines, anderen Materials angezeigt werden,
oder ist bei einer automatischen Trocknung die Feuchtigkeitstoleranz einzuengen,
so. müssen die elektrostatischen Anzeigegeräte ausgewechselt werden.
-Ebenso
läßt ihre Empfindlichkeit oft zu wün:-sehen übrig. Aber ihr #l-Iauptiibelstand dürfte
dar--in erblickt werden-, daß es nur mit außergewöhnlich hohem technischem Aufw
' and -gelingt, -..diese Elektrometeranordnungen. mit Regelvorrichtungeii,
betriebssicher zu kombinieren.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zurn Betätigen mindestens einer
Regelvorrichtung oder, eines Anzeigegerätes in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt
von Stoffbahnen, welche durch die bei ihrer Bewegung auftretende Reibung eine, vom
Feuchtigkeitsgehalt abhängige elektrostatische. Ladung erhalten.
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Das Verfahren zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß die
an der Stoffbahli auftretende elektrostatische Ladung in eine ihr proportionale
Wechselspannung umgeformt. wird,. daß- diese-Wechselspannung durch eine Glühkathodenverstärkungsanordnung
verstärkt wird und daß diese verstärkte Spaxinung zur Betätigung der Regelvorrichtung
oder des Anzeigegerätes dient.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtunzur Ausführung dieses
Verfahre ns. Dieselbe ist gebkennzeichnet durch eine Elektrodenano.rdnung, durch
welche die an der Stoffbahn auftretende elektrostatische Spannung -einem Kondensator
derart zugeführt wird, daß hierbei dieser Kondensator geladen wird, wobei die dein
Kondensator zug.#führte elektrostatische Spannung mit -Hilfe periodischer Kapa,zitätsänderungen
des genannten Kondensators in eine ihr proportionale Wechselspannung umgeformt wird,
durch eine Glühkathodenverstärkungsanordnung, durch welche die so erhaltene Wechselspannung
verstärkt wird, und durch Mittel, durch welche diese verstärkte Wechselspannung
zur Betätigung der Regelvorrichtung oder &s Anzeigegerätes für den Feuchtigkeitsgehalt
dient. Dabei sind die -Mängel der- -bekannten Anordnungen vermieden.
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Der Erfindungsgegenstand ist in, der Zeichnung durch Ausführungsbeispiele
veranschaulicht.
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Fig. i zeigt im Aufriß, teilweise im Schnitt, eine Ausführungsform
eines periodisch variierenden Kondensators, der zur Umformung der elektrostatischen
Gleichspannung in eine dieser Gleichspannung proportionale WechseLspannung mitverwendet
wird; Fig. :2 ist eine Variante einer ähnlichen Vorrichtung wie in Fig. i und F;ig.
2-a eitie Stirnans-icht eines Teiles der FF ig. 2- 1-.
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Fi 9 - -3 ist schematisch die Anordnung einer Aufnahmeelektrode
auf einer Stoffbahn und Fig. 4 das elektrische'Schaftschema' einer Au#sführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung; Fig. --5 zeigt- das- Sch&Itscherila-ein-cr-
anderen Aus:.
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fÜhrungsforrn der Einiichtung-mit einerperiodisch wirkenden Kontakfanordnung-Fig.-6
zeigt eine Variante dieser Kontaktanordnun,g und.
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Fig. 7-eine weitere' Variante derselben.
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Bei de# Ausführungsform- des va#ii,-Ire'nden-Kö.ndensators nach Fig.
i wird die Elektrode 1 des durch die beideil Elektroden i und -2 gebildeten
Kondensators durch ein, elektrodynamisches AntriebssYstem 3 in periodische
Schwingungen versetzt. Diese -Schwingungen haben die, Frequenz der der Schwingspule
des Systems aufgedrückten Wechselspannung, die aus einer beliebigen, Tonfrequenzquelle
stammt. Die Elektrode2 dieses Kondensators ist durch ein. isolierendes Zwischenstück4
-auf der Spindel 5 befestigt. Diese Spindel 5 ist in einer Durclibolirung
des Gestelles 6 eingezogen und in ihrer Achsenrichtung verstellbar. In dieser
Spindel sind ferner die drei Nuten 7, 7' und 7" #ingedreht, in welche
der federnde Haltestift 8 ein-_greif-en kann. Durch diese Anordnung läßt
sich der Abstand der beiden Elektroden verstellen und somit die mittlere Kapazität
des variierenden Kondensators . ändern. Durch diese Kapazitätsänderung läßt
sich die Empfindlichkeit der Anordnung der jeweiligen Stoffbahn anpassen. Die Stellringe
9 und io begrenzen den Huh der Spindel nach beiden Seiten. Mit dem Griff
ii am Spindelende kann die Verstellung der Elektrode 2 bewirkt werden. Durch die
Leitungen. 12 und 13 werden die beiden Kon,-densatorelektroden mit einer
Glühkathodenverstärkungsanc;rdnung verbunden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Ab-
stand der beiden
Elektroden i und 2, nicht stuferir weise, wie nach Fig. i, sondern; stetig veränderbar.
Zudiesein Zweck ist die Spindel durch eine Mikrometerschraube 5'ersetzt. Diese Mikrometerschraube
läuft in dem Gestell 6' und erlaubt durch Drehen des Kopfes 14, der in Fig.
2 a in Vorderansicht darb gestellt ist, eine Abstandsänderung der beiden Elektroden
und so-mit eine. Änderung der mittleren Kondensatorkapazität. Mit der Elektrode
2, welche auf der Schraubenspindel 5' wiederum durch ein Isolierstück 4!
bef estigt ist, ist der Kontaktring 17'
galvanisch verbunden. Auf diesem Kontaktring
schleift der Stromabnehnier 16, welch-er die Verbindung der Elektrode mit der Verstärkungsvorrichtung
bewirkt.
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Die in Fig. 3 dargestellte Aufnahmeeleektrode mit den Kämmen
17, iS und ig, welche durch die Leitung 2,o mit der einen Elektrode, des
periodisch variierenden Kondensators verbunden" ist, hildet mit dem Potentiometer
25 (Fig. 4) eine Vorrichtung, um die an der Stoffbehn 2 1 auf tretende Gleichspannung
dein Kondensator derart zuzuführen:, daß diese Gleichspa-nnung in eine ihr proportionale
Wechselspannung umgeformt wird. Die Kämme 17 bis ig können. die Stoffbahn,2#i berühren
. oder sich in einem gewissen Abstand -von dieser Stoffbahn, befinden. Nach
Fig. 4 erhält dieeine Elektrode des periodisch ' variierenden Kondensaiors
21 welche durch das el,-ktrg'magnetische An#tr'iebssystem:24 bewegt wird,
durch die. Leitung2o die von der Stoffbahn 21 herrührende elektrostatische Ladung,.
Die zweite Elektrode dieses-Kondensators ist über den Potentionieterwiderstand25
mit dem gemeinsainen Bezugspunkt der Anlage verbunden. Weil die Kapazität23 Periodisch
variiert, fließt. in dein Widerstand25 ein Wechselstrom. Infolgedessen i tritt zwischendeni
Bezugspunkt und dem Abgriffs-
`punkt des Potehtiometers #-in>Q*-der'Gleichspaiinung
an der Stoffbahn proportionale Wechselspannung auf, welche durch den Schleifkontakt26
dem Steuergitter der Verstärkerröhre 27 zugeführt wird. Durch das Potentiometer25
kann die abgegriffelle Wechselspannung eingestellt werden, wodurch eine Anpassung
der Empfindlichkeit der Anordnung an die jeweilige Stoffbahn ermöglicht wird. Die
von der Röhre 27 verstärkte Wechselspannung wird durch den Kondensator:29
der Anode 2-8 des im gleichen Röhrenkolben eingebauten Glühkathodengleichrichters
=geführt. Die gleich gerichtete Spannung wird über den Widerstand 3o dem Steuergitter
der Verstärkerr5hre 32 aufgedrückt. An dieses Steuergitter ist noch der eine
Belag des Kondensators 31 angeschlossen. Die Ladung dieses Kondensators fließt über
die Widerstände 30 und 33 sowie über den Kathodenwiderstand 34 ab-.
Die Röhre 32 bildet zusammen mit der Röhre 35 je
einen Zweig einer
Brückenschaltung. Durch den Strommesser 36 wird der Brückenstrom angezeigt.
Die Arbeitsweise dieser Brückenschaltung ist folgende. Die Kathoden der beiden Röhren
haben gegenüber dem gemeinsamen Bezugspunkt ein, negatives Potential, wie aus einem
nicht im einzelnen bezeichneten, die Doppelgleichrichterröhre 22 enthaltenden Stromkreis
hervorgeffit. Das Steuergitter der Röhre 32 ist bei fehlender Signals-pannung,
d. h. "venn keine Wfchselspannung durch die Röhre 27 verstärkt wird, an das
Kathodenpotential dieser Röhre 27 gelegt. Üb#er - das Potentiometer
37 wird nun an die Röhre 35 eine- derartige Gittervorspannung angelegt,
daß hierdurch der Anodensträm dieser Röhre gleich dem Anodenstrom der Röhre
32 ist. Hierdurch herrscht Brückengleichgewicht, und das Instrument
36 zeigt keinen Strom an. Gelangt nun auf das Steuergitter der'Röhre:27 eine
Wechselspannung, so wird dieselbe verstärkt und gleichgerichtet. Diese gleichgerichtete
Spannung wird nun die Gittervorspannung der: Röhre 32, in das negative Gitterkennliniengebiet
verschieb-en und somit das Brückengleichgewicht stören. Das Instrument
36 wird somit einen Strom anzeigen, dessen Größe proportional der an das
Rohr 2,7 angelegten Wechselspannung ist. Durch Ändern, der Gitterspannung
der Verstärkerröhre 35 kann, das Brücken, 0 (Y eichgewicht auch bei
- Vorhandensein, einer Wechselspannung gegebener Größe am Rohr,
27 erhalten, werden, also bei in gewissen Grenzen beliebiger Vorspannung
des Gitters der Röhre 32.
Hierdurch läßt sich die Anordnung auf einen bestimmten
Sollwert einregeln.
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Die Anodenspannungen der beiden Röhren, 3:2
und 35 dienen
gleichzeitignocli als Gitterspannungen der beiden Relaisröhren 38 und
39. Die Kathoden dieser beiden Röhren sind gegenüber dem Steuergitter positiv.
je im Anod;enkreis dieser beiden Röhren befinden sich die Relais 40, bzw. 41. Bei
Spannungsdiffe-,renzen in den Brückenzweigeii, die einen von# der Gittervorspannung
abhängigen Schwellwert überschreiten-, spricht das Relais 40 oder das Relais 41
an. Diese Relais haben. je drei Arbeitskontakte, von welchen je zwei das
Ein- und Ausschalten, der mit der Zunahme bzw. Abnahme des Feuchtigkeitsgehaltes
der Stoffbahn aufleuchtenden Signallampen 43 bewirken, sowie je
einen Kontakt,
durch welchen das Ein- und Ausschalten einer Regelvorrichtun,- 44 zur selbsttätigen
Regelung des Feuchtigkeitsgehaltes der Stoffhahn bewirkt wird. Um auch hier noch
eine zusätzliche Empfindlichkeitsregelu-ng vornehmen, zu können, kann durch den
Umschalter 42 der Schwellwert der Anordnunggeändert werden.
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Der periodisch variierende Kondensator 23 und die erste. Verstärkerröhre:27
können in unmittelbarer Nähe der Stoffbahn 21 angeordnet sein, während sich die
übrigen Anlageteile an einem entfernteren Ort befinden.
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Wie in Fig. 4 durch gestrichelte Linien 45 angedeutet, ist sowohl
die die elektrostatische Ladung von der Stoffbahn2i aufnehmende Elektrodenanordnung
selbst als auch die Verbindungsleitung 2o mit dem periodisch variierenden Kondensator
:23 elektrostatisch abgeschirmt, so daß praktisch nur die von der Stoffbahn herrührende
Ladung aufgenommen wird, und zur Anzeige gelangt.
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Bei der bisher an Hand der Fig. 4 beschriebenen Ausführungsform der
Vorrichtung können, unter Umständen. -noch gewisse Mängel auftreten. Beispielsweise
kann, es vorkommen-, daß bei sehr trockenen Stoffbahnen die elektrostatische Spannung
Werte annimmt, die eine Beschädigung des periodisch variierenden Kondensators bewirken
kaun, oder die, von. den Aufnahmeelektroden# aufgenommene Ladung fließt derart langsam
ab, daß hierdurch nicht mehr der Momentanwert der entstehenden elektroetatischen
Spannung zur Anzeige gelangt, a sondern ein praktisch nur noch von der Isolationsgüte
der Stoffbahn abhängiger Mittelwert. Hierdurch erfolgt die Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes
der Stoffb#ahn mit einer störenden Trägheit und Ungenauigkeit. Dieser Nachteil kann
dadurch vollständig behoben werden, daß, wie durch gestrichelte, Linien angedeutet,
ein; Hochohmwiderstan.d46 angeordnet ist. Durch diesen Widerstand, welcher zweckmäßig
von der Größenordnung des Widerstandes der Isolation, zwischen der Stoffbahn und
dem Bezugspunkt ist, wird ein Teil der elektrostatischen, Ladung von der Stoffbahn
abgeleitet, so daß nur die verbleib-ende. Spannung zum periodisch variierenden Kondensator
23 geleitet und in eine ihr proportionale Wechselspannung umgeformt. wird.
Der Hochohmwiderstand 46 ist veränderlich ausgebildet, wodurch es möglich ist, den
Ladun-gsabfluß zu regeln.
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Bei den. bisher beschriebenen Einrichtungen kann sich bei gewissen,
Stoffarten die Polarität der Ladung plötzlich äudern.
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So kommt es z. B. vor, daß eine negative Ladung in eine positive Ladung
übergeht, um nach einiger Zeit wieder in die ursprüngliche negative Ladung zurückzukehren.
Durch dieses Verhalt-en der Stoffbahnen finden Fehlanzeigen und Fehlregulierungen
statt, weil durch die Umkehrung der Ladungspolaritä,t -der variierende Kondensator,
dem diese
Ladung zwecks Umformung in eine ihr proportionale Wechselspannung
zugeführt wird, hierdurch einen Lahungsausgleich erfährt und somit während einer
bestimmten Zeit praktisch keine Wechselspannung mehr an die Verstärkereinrichtung
abgeben kann.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist dieser Man 'gel dadurch
behoben, daß durch eine periodisch wirkende Schaltanordnung sowohl die Aufnahnicelektroden
selbst wie auch der mit diesen verbundene Bela- des schwingenden Kondensators, welcher
die ihm zugeführte Ladung in eine ihr proportionale Wechselspannung umformt, jeweils
für die Schaltdauer an, ein bestimmtes Potential gelegt werden. Dadurch gelangt
nur noch, der integrierte Mittelwert der Ladung zur Anzeige, statt des tatsächlichen
momentanen Wertes. Erfolgen die Schaltperioden in so kurzen Zeitintervallen aufeinander,
daß während dieser Zeit keine wesentlichen Ladungsänderungen auf der Stoffbahn auftreten
können, so werden die durch Änderung der Polarität der Ladung bewirkten Abweichungen
in, der Anzeige verhindert.
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Die auf der Stoffbahn 2#i durch Reibung auftretende elektrostatische
Ladung wird durch die Aufnahmeelektroden 17, 18, ig über die Leitung 2o dem einen
Belag des variierenden Kondensators ?,3, welcher die ihm zugeführte Ladung in eine
ihr proportionale Wechselspannung umformt, zugeführt. Mit der Leitung:2o ist noch
der eine Pol des Arbeitskontaktes 48 des elektromagnetischen Relais 49 verbunden.
Der zweite Pol des Arbeitskontaktes 48 ist am Abgriff 64 eines Spannungsteilers
an-geschlossen, durch welchen eine von der Batterie 56,
deren Mittelpunkt
am gemeinsamen Bezugspunkt angeschlossen ist, einstellbare Spannung während der
Schaltperiode den Ladungsträgern zugeführt werden kann. Gegebenenfalls kann dieser
Pol des Arbeitskontaktes direkt an den gemeinsamen Bezugspun,kt gelegt werden. Bei
Erregung des Relais 49 wird daher die Aufnahmeelektrode 17, 18-, ig-, die Leitung2o
sowie der eine Belag des variierenden Kon-den-sators 23 an ein bestimmtes
Potential gelegt, wodurch die vorhanden-- Ladung abgeführt bzw. auf ein bestimmtes
Potential gebracht wird. Die Erregung des Relais 49. erfolgt durch den aus Kondensator
5o, GlimmlaMpe 5 1 und Ladewiderstand 52 glebildeten. Kippspannungsgenerator
mit einer durch Änderung des Widerst ' andswertes des Ladewiderstandes 5:2-
einstellbaren Zeitdauer.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist kurz folgende. Der Kondensator
50 wird über den einstellbaren Widerstand 52 so lange aufgeladen,
bis die Zündspannung der Glimmlampe 5, erreicht ist. Hierauf fließt über
die Glimmlampe ein Teil der Ladung des Kondensators 50 in den Kondensator
53, welcher durch die Erregerwicklung des Relais 49 überbrückt ist. Die Ladung
des Kondensato-rs 53 fließt über die Wicklung des Relais 49 ab, wodurch während
einer kurzen Zeitdauer dar Arbeitskontakt 48 geschlossen wird. Nach einer bestimmten
Zeit ist der Kondensator 5o wiederum bis zur Zündspa,iinung der Glimmlampe aufgeladen,
worauf sich der Vorgang wiederholt.
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Anstatt eine Kippspannungsquelle zur periodischen Entladung zu verwenden,
kan-n eine, Vorrichtung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, gebraucht werden.
Der Bimetallstreifen 57 wird durch einen vom Transformator 59 gelieferten
Strom, welcher den Widerstand 6o durchfließt, erwärmt. Durch diese Erwärmung wird
sich der Birnetallstreifen auf die der gezeichneten entgegengesetzten Seite biegen,
so daß der mit der Leitung 2o verbundene Arbeitskontakt 61 geschlossen und der Ruhekontakt
58 geöffnet wird-, wodurch die Erwärmung des Metallstreifens aufhört. Nach
erfolgter Abkühlu-ng kehrt der Metallstreifen in seine Ausgangsstellung zurück,
worauf sich das Spiel wiederholt. Der Heizstrom für den Widerstand 6o des Bimetallstreifens
kann natürlich auch der gemeinsamen, Spannungsversorgung des Verstärkers entnommen
werden-. Durch Regelung der zugeführten, Heizspanntung Ußt. sich die Zeiit-konstante
der Bimeta-II-schaltanordnung ebenfalls ändern.
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Bei der in Fig. 7 dargestellten periodischen Schaltvorrichtung
wird der Arbeitskontakt 62 durch einen Nocken 63 gesteuert, der durch einen
in der Zeichnung nicht dargestellten Motor mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben
wird'. Der ei-ne Pol 64 dieses Arbeitsko.ntaktes. ist wiederum mit den, die Ladung
führenden Teilen der Vorrichtung verbunden, während derandere Pol an den gemeinsamen
Bezugspunkt angeschlossen ist. Auch hier kann- dieser Pol mit einem an ein bestimmtes
Potential gelegten Punkt der Aliordnung verbunden sein.