DE925319C - Messanordnung zur kontinuierlichen Feuchtigkeitsmessung an laufenden Bahnen - Google Patents

Description

• Meß anordnung zur kontinuierlichen Feuchtigkeitsmessung an laufenden Bahnen 5 10 Es ist bekannt, die Feuchtigkeit von laufenden Bahnen, z. B. Papier, durch Messen der dielektrischen Eigenschaften der durch einen Kondensator laufenden Bahn zu ermitteln. Die Messung der Dielektrizitätskonstanten erfolgt dabei in Brückenschaltungen, wobei in vielen Fällen Verstärker verwendet werden müssen. Weiterhin kann in bekannter Weise die Feuchtigkeit aus der Messung des elektrischen Widerstandes der Stoffbahn ermittelt werden.
• Auch die bei der Bewegung der Stoffbahn entstehende elektrostatische Ladung ist bereits als Maß für die Feuchtigkeit der Bahn herangezogen worden. Die Größe dieser Ladung wird bei einer bekannten Anordnung durch ein in der Nähe der Stoffbahn angeordnetes Elektrometer gemessen.
• Nachteilig ist bei dieser Meßmethode, daß das Meßinstrument in unmittelbarer Nähe der Stoffbahn angeordnet sein muß.
• Bei der Meßanordnung nach der Erfindung zur kontinuierliclien Feuchtigkeitsmessung von laufenden Bahnen, z. B. von Papier und Textilien, unter Ausnutzung der Stoffbahn als Träger elektrischer Ladung wird der Strom gemessen, der zwischen einer im geringen Abstand von der Bahn isoliert angeordneten Elektrode mit Spitzen- oder Kanten- wirkung gegen die Stoffbahn einerseits und Erde oder . einem Bezugspotential andererseits fließt.
• Diese Meßanordnung kann ohne Verstärker und Brückenschaltungen arbeiten, und als Meßgerät für die Strommessung läßt sich ein normales Mikroamperemeter verwenden. Die Dicke der Stoffbahn ist bei dieser Anordnung ohne Einfluß auf das Meßergebnis. Die Meßelektrode wird vorteilhaft quer zur Bewegungsrichtung der Bahn in geringem Abstand von der Bahn angeordnet. Geeignete Elektrodenformen sind z. B. ein dünner Draht, eine Schneide, eine Bürste oder ein Kamm.
• Bei Verarbeitungsmaschinen, z. B. bei Papier-oder Textilmaschinen, trägt die Bahn in den meisten Fällen von sich aus eine erhebliche elektrische Ladung dadurch, daß sie in der Maschine über Rollen, Walzen oder Siebe geführt wird. Bei konstanter Laufgeschwindigkeit und konstantem Feuchtegehalt der Bahn ist nun die von dieser in der Zeiteinheit transportierte Ladung konstant. Infolge der der Bahn gegenüber angeordneten Elektrode mit elektrostatischer Kanten- oder Spitzenwirkung entsteht durch die auf der Bahn sitzenden Ladungen in der Umgebung der Elektrode eine sehr hohe Feldstärke. Hierdurch wird die umgebende Luft ionisiert und ein Abfließen von Ladung über die isoliert angebrachte Elektrode ermöglicht. Der durch diese abfließende Ladung in der Erdverbindung der Elektrode hervorgerufene Strom wird in einem Mikroamperemeter gemessen. Dieser Strom ist der auf der Bahnfläche sitzenden Ladung und der Laufgeschwindigkeit der Bahn proportional. Die auf der Bahn sitzende Ladung wiederum ist von der Feuchte der Bahn abhängig. So bildet bei konstanter Laufgeschwindigkeit der vom Mikroamperemeter angezeigte Strom ein Maß für die Feuchtigkeit-der Bahn, und dieser Strom ist unabhängig davon, in welchem Abstand von der Bahn die Meßelektrode angeordnet ist. An die Isolation der Meßelektrode werden keine besonders hohen Anforderungen gestellt. Es genügt, wenn der Isolationswiderstand groß ist gegen den Widerstand der Meßschaltung.
• Dieser bewegt sich im allgemeinen in der Größenordnung von einigen Kiloohm bis 100 Kiloohm.
• Wenn die auf der Bahn vorhandene Ladung zur Messung nicht ausreicht, kann gegebenenfalls auf die Bahn vor dem Durchlaufen der Meßstrecke durch Leitung, Influenz, Aufsprühen oder mechanische Reihung elektrische Ladung aufgebracht werden. Man läßt z. B. die Bahn zwischen zwei Walzen hindurchlaufen, von denen die eine geerdet und die andere auf eine bestimmte Spannung aufgeladen ist, oder verwendet statt der aufgeladenen Walze eine mit Abstand von der Bahn angeordnete, Spannung gegen Erde führende Elektrode, z. B. einen Draht, eine Bürste, Spitze u. dgl. Auch die bekannten Verfahren zur Erzeugung von Reibungselektrizität durch Walzen oder Bürsten aus Filz, Leder, Wolle und anderen Materialien können angewendet werden.
• Der über die Meßelektrode fließende Strom wird zweckmäßig nicht direkt über das Meßinstrument geführt, sondern mit Hilfe eines veränderbaren Widerstandes oder eines Widerstandes mit verschiebbarem Abgriff ein einstellbarer Bruchteil dieses Stromes gebildet und dem Meßinstrument zugeführt. Hierdurch läßt sich nämlich bei laufender Bahn das Meßinstrument auf einen vorbestimmten Wert einstellen, der z. B. dem Normalwert der Feuchte (Sollwert) entspricht.
• Bei schwankender Laufgeschwindigkeit der Bahn muß der Einfluß der Bahngeschwindigkeit auf das Meßergebnis ausgeschaltet werden. Das kann dadurch erfolgen, daß eine der Laufgeschwindigkeit proportionale Korrekturgröße, z. B. eine elektrische Spannung, ein elektrischer Strom oder ein Drehmoment, dem Meßwert überlagert oder in das Meßinstrument eingeführt wird. Es wird z. B. eine Tachometermaschine mit der Bahngeschwindigkeit verhältnisgleich angetrieben, der von dieser Maschine erzeugte Strom in einer Differenz- oder Quotientenschaltung dem Meßstrom überlagert und der resultierende Strom zur Anzeige gebracht. Der geschwindigkeitsproportionale Strom kann auch in das Meßgerät eingeführt werden und dort auf magnetischem Weg ein Korrekturdrehmoment erzeigen. Die Korrektur durch ein Drehmoment ist z. B. weiter dadurch möglich, daß ein kleiner Magnet mit der Bahngeschwindigkeit proportional umläuft und nach dem Prinzip der Elektrizitätszähier eine Metallscheibe beeinflußt, die mit der Meßwerkachse verbunden ist. Als weiteres Beispiel sei die Verwendung eines Kreuzspulinstrumentes zur Anzeige des Meßwertes erwähnt. Diesem Instrument wird der von der Meßelektrode stammende Strom oder Teilstrom und der von der Bahngeschwindigkeit abhängende Strom oder eine entsprechende Spannung zugeführt. Das Instrument zeigt dann das Verhältnis zwischen deii Strom von der Meßelektrode und dem der Geschwindigkeit proportionalen Strom an. Dieses Verhältnis ist von der Bahngeschwindigkeit unabhängig.
• Mit der beschriebenen Meßanordnung läßt sich in einfacher Weise eine Fernmessung und Anzeige durchführen. Das an dem entfernten Ort aufgestellte Meßinstrument wird hierzu über entsprechend isolierte Leitungen mit der Meßelektrode verbunden. Der Isolationswiderstand der Leitung muß groß im Verhältnis zum Isolationswiderstand der Meßelektrode sein. In gleicher Weise lassen sich auch die Meßwerte verschiedener Meßstellen an einem Ort fernanzeigen. Weiter ist es möglich, den Meßwert einer Meßstelle durch mehrere in Serie geschalteten Strommeßinstrumente an verschiedenen Stellen anzuzeigen.
• Der Meßwert kann auch in bekannter Weise durch registrierende Geräte festgehalten werden.
• Außerdem läßt sich in einfacher Weise eine Grenzwertanzeige oder Signalisierung des Meßwertes durchführen. Hierzu wird z. B. ein Meßgerät mit Lichtzeiger verwendet, und in dem vom Lichtzeiger überstrichenen Bereich werden verstellbare, bestimmten Grenzwerten der Anzeige zugeordnete Fotozellen zur Anzeige und Signalisierung dieser Grenzwerte angeordnet. So lassen sich z. B. die Werte »zu feucht«, »zu trocken« und das »Reißen der Bahn« anzeigen. Auch mechanische Grenzwertkontaktgeber, z. B. Quecksilberschalter, können verwendet werden.
• Soll die Feuchtigkeit der Bahn mit Hilfe eines Reglers auf einen vorbestimmten Wert eingeregelt werden, so läßt sich das erwähnte Meßinstrument als Reglermeßwerk zur Steuerung des Reglers verwenden.
• Fig. I zeigt als Beispiel eine Meßanordnung nach der Erfindung. Eine Papierbahn P läuft über die Rolle R in Pfeilrichtung durch die Meßstrecke. Die Meßelektrode besteht aus einem dünnen Draht, der an den Stellen 1 und 2 isoliert gehalten ist. Die Verwendung eines dünnen Drahtes ergibt eine besonders einfach aufgebaute Meßelektrode. Der Drahtdurchmesser ist vorteilhaft kleiner als 0,4 mm zu wählen. Es wurden z. B. günstige Ergebnisse mit einem 0,2 mm starken Bronzedraht erhalten. Der Draht D ist über die Leitung L mit dem Meßinstrument A und einem Widerstand r mit verschiebbarem Abgriff verbunden. Der Abgriff ist wie in der Figur dargestellt geerdet. Statt der Verbindung mit Erde kann auch eine Verbindung mit einem beliebigen anderen Bezugspotential gewählt werden.
• Fig. 2 zeigt als Beispiel eine Anordnung, bei der das Aufbringen von elektrischer Ladung auf die Bahn vorgesehen ist. Die Meßschaltung ist die gleiche, wie in Fig. I beschrieben. Das Aufbringen der Ladung erfolgt über eine Geber anordnung, die aus einer geerdeten Rolle R1 und einer unter Spannung stehenden Elektrode E besteht. Die geerdete Rolle kann unter Umständen auch fortgelassen werden, die Bahn läuft dann z. B. durch den aus der Elektrode E und Erde gebildeten Kondensator und lädt sich dabei auf. Die Spannung wird der Elektrode z. B. durch eine Anodenbatterie B zugeführt.
• Das Aufbringen der Ladung auf die Bahn erfolgt hierbei durch Influenz.
• Fig. 3 zeigt in einem weiteren Beispiel das Aufbringen von Ladung durch Aufsprühen. Ein dünner, über die Stoffbahn gespannter Draht Ed wird von der BatterieB unter Spannung gehalten. Auf der anderen Seite der Stoffbahn ist die geerdete Elektrode E1 angebracht, die natürlich auch als Rolle ausgebildet werden kann. Diese Elektrode kann an der Stoffbahn anliegen oder mit Abstand angeordnet sein.

Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Meßanordnung zur kontinuierlichen Feuchtigkeitsmessung von laufenden Bahnen, z. B. von Papier, Filzen und Textilien, unter Ausnutzung der Stoffbahn als Träger elektrischer Ladung, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom gemessen wird, der zwischen einer in geringem Abstand von der Bahn isoliert angeordneten Elektrode mit Spitzen- oder Kantenwirkung gegen die Stoffbahn einerseits und Erde oder einem Bezugspotential andererseits fließt.
2. 2. Meßanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise quer zur Bewegungsrichtung der Bahn sich erstreckende, als dünner Draht, Schneide, Bürste oder I(amm ausgebildete Elektrode.
3. 3. Als Draht ausgebildete Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser vorzugsweise kleiner als 0,4 mm ist.
4. 4. Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines auf einem Widerstand verschiebbaren Abgriffs ein veränderbarer Bruchteil des Gesamtstromes über das Meßinstrument geleitet ist.
5. 5. Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, gekennzeichnet durch die Einstellung des Meßinstrumentes auf einen vorbestimmten Wert (Sollwert) mit Hilfe des im Anspruch 4 erwähnten Abgriffs.
6. 6. Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls auf die Bahn vor dem Durchlaufen der Meßstrecke durch Influenz, Leitung, Aufsprühen oder mechanische Reibung elektrische Ladung aufgebracht wird.
7. 7. Meßanordnung nach Anspruch 7 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausschaltung des Einflusses der Bahngeschwindigkeit auf den Meßwert eine der Laufgeschwindigkeit der Bahn proportionale Korrekturgröße, z. B. eine elektrische Spannung, ein elektrischer Strom oder ein Drehmoment, dem Meßwert überlagert oder in das Meßinstrument eingeführt wird.
8. 8. Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, gekennzeichnet durch die Ermittlung des Meßwertes in einem Kreuzspulinstrument aus dem Verhältnis des Stromes (oder Teilstromes) von der Meßelektrode und eines von der Bahngeschwindigkeit abhängenden Stromes oder einer entsprechenden Spannung.
9. 9. Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, gekennzeichnet durch eine Fernmessung und Anzeige des Meßwertes einer Meßstelle oder der Meßwerte verschiedener Meßstellen.
10. IO. Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer in Serie geschalteter Meßgeräte (Strommesser) zur Anzeige des Meßwertes an mehreren Stellen.
11. II. Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, gekennzeichnet durch eine Registrierung des Meßwertes nach an sich bekannten Verfahren.
12. 12. Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, gekennzeichnet durch ein Meßinstrument mit Lichtzeiger und verschiedene im Bereich des Lichtzeigers angeordnete, verstellbare und bestimmten Grenzwerten der Anzeige zugeordnete Fotozellen zur Anzeige und Signalisierung dieser Grenzwerte, z. B. der Werte »zu feucht«, »zu trocken«, »Reißen der Bahn«
13. 13. Meßinstrument für die Meßanordnung nach Anspruch I oder folgenden, insbesondere zur Anzeige von Grenzwerten der Feuchte, gekennzeichnet durch einstellbare Grenzwertkontakteinrichtungen, z. B. Fotozellen, Quecksilberschalter u. dgl.
14. 14. Meßanordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßinstrument in bekannter Weise als Reglermeßwerk für einen die Feuchte der Bahn be einflussenden Regler verwendet ist.

    Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 58I 597, 6Io 855, 656658; Sonderdruck über Dirks-Trockenprüfer-Regelanlage aus »Die Weberei«, II. Auflage, Verlag Dr. Jänecke, Leipzig, von Gräbner.