-
Einrichtung zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von ruhendem
oder bewegtem Gut
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung
des Feuchtigkeitsgehaltes von ruhendem oder bewegtem Gut, insbesondere von laufenden
Materialbahnen, vor allem von Papierbahnen in Papiermaschinen. Die Einrichtung ist
zur einmaligen oder vorzugsweise kontinuierlichen Messung der Feuchtigkeit des Gutes
bzw. der laufenden Materialbahn bestimmt und dient- zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes
oder zur Einstellung von Feuchtigkeitsreglern oder ähnlichen Einrichtungen. Abgesehen
von dem Hauptanwendungsgebiet der Einrichtung, nämlich der Feuchtigkeitsmessung
und -regulierung von Papierbahnen in Papiermaschinen oder ähnlichen laufenden Materialbahnen,
kann die Einrichtung zur Untersuchung und Überwachung von sonstigen Materialien,
z. B. von Massengütern, wie Getreide, Nahrungsmitteln, Kohle, chemischen Produkten
od. dgl., verwendet werden.
-
Es sind bereits Einrichtungen zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes
bekannt, bei denen aus dem zu untersuchenden Gut oder aus dessen unmittelbarer Umgebung
stammende, mit der Feuchtigkeit des Gutes beladene Luft einer hygrometrischen Elektrodenanordnung
zugeführt wird, deren entsprechend den Feuchtigkeitsschwankungen wechselnde elektrische
Eigenschaften gemessen werden. Bei einer solchen bekannten Einrichtung
ist
die hygrometrische Elektrodenanordnung als Kondensator ausgebildet, wodurch sie
verhältnismäßig kompliziert wird und teure elektrische Meßeinrichtungen erfordert.
Ferner ist es ein Nachteil dieser bekannten Einrichtung, daß die Luft in einem die
Elektrodenanordnung aufnehmenden Behälter eingeschlossen bleibt, wodurch verhindert
wird, daß sich Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt genügend rasch auf die Elektrodenanordnung
auswirken.
-
Durch die Erfindung wird bezweckt, die bekannten Einrichtungen dieser
Art zu vereinfachen und so zu verbessern, daß sie sich vor allem für eine laufende
Messung gut eignen.
-
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Elektrodenanordnung
von metallischen Leitern gebildet wird, die durch eine Zwischenschicht aus einem
Textilgewebe voneinander getrennt und in einen Stromkreis eingeschaltet sind, in
welchem der in Abhängigkeit von dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft veränderliche Widerstand
der Gewebeewischenschicht gemessen wird. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung
der Erfindung bestehen die Elektroden aus dünnen Metalldrähten, vorzugsweise aus
nichtrostendem Stahl, welche in geringen Abständen in einem dünnen, feinfädigen
und luftdurchlässigen Gewebe befestigt, zweckmäßig eingewebt sind. Es hat sich als
vorteilhaft erwiesen, sehr dünne Metalldrähte, beispielsweise von etwa 0,15 mm Stärke,
in geringen Abständen von beispielsweise etwa I bis 2 mm in ein sehr dünnes, möglichst
feinfädiges und dichtes, aber luftdurchlässiges Gewebe einzuweben. Diese dünnen
Metalldrähte werden in einen Stromkreis eingeschaltet, in welchem der in Abhängigkeit
von dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft veränderliche Widerstand des zwischen den Drähten
befindlichen Gewebes gemessen wird.
-
Durch die Erfindung wird gegenüber den vielfach üblichen direkten
Meßverfahren eine indirekte Messung erzielt, bei welcher der Ubergangswiderstand
vollständig in Fortfall kommt. Dadurch wird ein großer Unsicherheitsfaktor ausgeschaltet
und ein exakteres Meßergebnis erhalten. Auch treten zwischen den Meßelektroden keine
unerwünschten Kriechströme auf. Es hat sich gezeigt, daß die Meßeinrichtung gemäß
der Erfindung viel weniger temperaturempfindlich als die direkt messenden Einrichtungen
ist.
-
Ferner werden bei der Einrichtung gemäß der Erfindung äußere Einflüsse,
wie Temperaturschwankungen, Raumfeuchtigkeit, Staub usw., weitgehend ausgeschaltet.
Die Einrichtung ist in der Lage, auch rasch aufeinanderfolgende Feuchtigkeitsschwankungen
von laufendem Meßgut, wie bewegten Papierbahnen, unmittelbar und zeitgetreu zu messen
und zu registrieren. Die Meßergebnisse können dazu benutzt werden, um Feuchtigkeitsregler
zu steuern, so daß z. B. in einer laufenden Papierbahn ein gleichbleibender, regelbarer
Feuchtigkeitsgehalt aufrechterhalten werden kann.
-
Die ganze Einrichtung wird vorteilhaft in einem über das Meßgut zu
stülpenden Gehäuse untergebracht und mit Mitteln versehen, um einen leichten Sog
zu erzielen, damit die über den Meßelektroden befindliche Luftschicht ständig abgesaugt
wird. Die ganze Einrichtung ist im übrigen sehr einfach, robust, betriebssicher
und praktisch keiner Abnutzung unterworfen. Sie kann je nach den Verhältnissen in
verschiedener Weise ausgebildet sein.
-
Das folgende Ausführungsbeispiel zeigt eine Einrichtung zur laufenden
Messung des Feuchtigkeitsgehaltes einer bewegten Materialbahn, hier einer z. B.
in einer Papiermaschine laufenden Papierbahn, da die Erfindung gerade auf diesem
Anwendungsgebiet überraschende Ergebnisse liefert.
-
Fig. I zeigt in schaubildlicher Darstellung, vorn nach der Linie
A-B der Fig. 2 geschnitten, eine Meßelektrodenanordnung für die Verwendung in Papiermaschinen
od. dgl.; Fig. 2 zeigt einen in der Mitte unterbrochenen Horizontalschnitt nach
der Linie C-D der Fig. I mit Blick auf eine gewebte Elektrodenanordnung; Fig. 3
veranschaulicht in einem etwas vergrößerten Teilschnitt die Lage der Elektrodendrähte
in einem Gewebe gemäß Fig. 2, und Fig. 4 schließlich zeigt eine Schaltung des Meßstromkreises
in Form einer Wheatstonesclm Brücke.
-
Bei dem, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll
der Feuchtigkeitsgehalt einer Papierbahn I gemessen werden, die sich in Richtung
der eingezeichneten Pfeile E kontinuierlich bewegt. Diese Papierbahn I enthält eine
wechselnde Menge Feuchtigkeit, welche sich ständig der unmittelbar über der Papierbahn
befindlichen Luftschicht mitteilt. Auch gelangt durch die feinen Poren des Papiers
stets Feuchtigkeit nach außen, vor' allem bei Anwendung eines leichten Soges.
-
Es wurde nun gefunden, daß der Feuchtigkeitsgehalt dieser Luft jeweils
dem Feuchtigkeitsgehalt des Materials, im vorliegenden Falle also der Papierbahn
entspricht, so daß es genügt, indirekt den Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu messen,
um ein genaues Maß für denjenigen des zu unten suchenden Materials zu erhalten:
Zu diesem Zweck ist über die Papierbahn I an einer geeigneten Stelle ein im Querschnitt
etwa U-förmiges Gehäuse 2 gestülpt, welches wie eine umgekehrte Rinne quer über
die ganze Breite des zu messenden Papierbahnstreifens verläuft. Das Gehäuse 2 liegt
mit seinen unteren Rändern unmittelbar auf der Papierbahn I auf und ist zweckmäßig
mit abgerundeten Wulstkanten 3 versehen, damit die an diesen Kanten entlang schleifende,
laufende Papierbahn eine glatte Anlage findet und nicht verletzt wird. Das rinnenförmige
Gehäuse 2 ist an seinen beiden Enden mit Abschlußwänden 4 bzw. 5 versehen. Ferner
sind Entlüftungsmittel, beispielsweise Entlüftungsstutzen 6 angebracht, durch welche
der obere Innenraum 7 des Gehäuses 2 mit der Außenluft derart verbunden ist, daß
eine ständige, vorzugsweise nur leichte Absaugung von Luft aus dem Innenraum 7 stattfinden
kann.
-
In der Nähe der unteren, der Papierbahn I zugewendeten oeffnung des
Gehäuses 2 ist nun eine in
einem Meßstromkreis liegende Elektrodenanordnung
befestigt, der die unmittelbar über der Papierbahn I befindliche, mit Feuchtigkeit
beladene Luft bzw. auch solche Luft, die durch die Papierbahn hindurchgesaugt wird,
laufend zugeführt wird. Es ist zweckmäßig, die Elektrodenanordnung in einem verhältnismäßig
geringen Abstand von der Papierbahn 1 in dem Gehäuse 2 anzubringen, so daß zwischen
der Papierbahn und den Elektroden ein Zwischenraum 8 verbleibt.
-
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung besteht
die Elektrodenanordnung aus einem möglichst dünnen und feinfädigen Textilgewebe
9, beispielsweise aus sogenanntem Etamin, in welches in überaus einfacher Weise
die Elektroden in Form von dünnen Elektrodendrähten 10 eingewebt sind. Beispielsweise
wird der Zwischenraum 8 so bemessen, daß das Gewebeg mit den Elektrodendrähten 10
sich etwa I cm über der Papierbahn I befindet. Als Elektroden dienen beispielsweise
Silberdrähte von 0,I5 mm Stärke, die in verhältnismäßig geringen gegenseitigen Abständen,
z. B. in Abständen von 2 mm oder weniger, in das Gewebe g eingelegt bzw. eingewebt
sind. Das Gewebe g ist fein und dicht, so daß ein guter Kontakt zwischen dem Gewebe
g und den Elektrodendrähten 10 besteht. Da die Luft im Ausführungsbeispiel aus dem
Bodenraum 8 durch das Gewebe g hindurch in den Innenraum 7 des Gehäuses 2 gesaugt
werden soll, muß das Gewebe 9 entsprechend porös und luftdurchlässig sein. Aus Fig.
3 der Zeichnung ist ersichtlich, wie die Drähte 10 einfach in gewissen Abständen
als Kett- oder als Schußfäden mit in das übrige Gewebe g eingewebt sind, wodurch
sich eine sichere, genaue Lage der Elektroden und eine außerordentlich billige Herstellungsweise
ergibt.
-
Das Gewebe 9 schließt den ganzen Bodenraum 8 von dem oberen Raum 7
des Gehäuses 2 ab. In Fig. 2 der Zeichnung ist das Gewebe 9 auf der linken Seite
etwas vor der Wandung 4 abgebrochen dargestellt worden, um die Anschlüsse der Elektrodendrähte
10 besser zeigen zu können. Praktisch reicht das Gewebe g an dieser Seite ebenso
wie auf der rechten Seite unmittelbar bis an die Wandung 4 bzw. 5 heran, oder es
ist eine Dichtungskante aus Gummi od. dgl. eingefügt.
-
Vorzugsweise werden mehrere Elektrodendrähte 10 parallel zueinander
in dem Gewebe g angeordnet und abwechselnd mit dem linken Stromzuführungskabel In
bzw. mit dem rechten Stromzuführungskabel 12 verbunden, so daß sich eine kammartige
Verzahnung der Elektroden 10 ergibt, die eine große wirksame Kontaktfläche mit der
Gewebezwischenschicht bildet. Selbstverständlich können die Elektroden auch in abweichender
Weise in dem Gewebe angeordnet sein.
-
Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, in dem Innenraum 7 des Gehäuses
2 einen leichten Sog wirken zu lassen, welcher ausreicht, um die über der Elektrodenanordnung
9, 10 stehende Luftschicht ständig abzusaugen, so daß dadurch die im Bodenraum 8
unmittelbar über der Papierbahn I befindliche Luft kontinuierlich durch das Gewebe
g strömt, letzteres mit Feuchtigkeit entsprechend dem jeweiligen Feuchtigkeitsgehalt
der Papierbahn I versieht bzw. ihm wieder Feuchtigkeit entzieht und auf diese Weise
den Widerstand der Schicht zwischen den Elektrodendrähten 10 ändert.
-
Zum Absaugen der Luft aus dem Innenraum 7 des Gehäuses 2 kann beispielsweise
ein Ventilator an die Entlüftungsstutzen 6 angeschlossen werden.
-
Es kann aber gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung
bereits genügen, im oberen Teil des Innenraumes 7 einen schwachen elektrischen Heizkörper
I4, beispielsweise eine auf einem Isolierkörper aufgewickelte Heizdrahtspirale,
anzubringen. Die von diesem Heizkörper 14 entwickelte Wärme verursacht eine genügende,
leichte Luftströmung in Richtung durch die Entlüftungsstutzen nach außen. Die Heizkörper
können natiirlich auch an anderer Stelle, z. B. in den Stutzen 6, untergebracht
sein. Zum Schutz der Elektrodenanordnung 9, IO gegen direkte Wärmestrahlung ist
unter der Heizspirale 14 eine abschirmende Asbestplatte I5 od. dgl. angeordnet.
-
Die Zuführungskabel II, 12 liegen in einem Meßstromkreis, der beispielsweise
in Form einer Wheatstoneschen Brücke gemäß Fig. 4 der Zeichnung ausgeführt ist.
Den Meßstrom liefert eine Gleichstrom- oder vorzugsweise eine Wechselstromquelle
I6. In dem einen Brückenzweig liegt die Elektrodenanordnung IO gemäß Fig. I und
2 sowie ein Festwiderstand 17. In dem anderen Brückenzweig befindet sich ein regelbarer,
geeichter Widerstand I8 und ein weiterer Festwiderstand 19 Das Meß- oder Registrierinstrument
20 liegt in dem Nullzweig der Brücke, in welchem vorteillsaft außerdem ein elektrisches
Ventil 21 angeordnet ist, welches den Strom nur in einer Richtung durch den Nullzweig
hindurchtreten läßt.
-
Bei Wechselstrombetrieb ist mit dem Regelwiderstand 18 vorteilhaft
eine Blindwiderstandsanordnung, bestehend z. B. aus Spule 22 und Kondensator 23,
zusammengeschaltet, deren Wert den Blindwiderständen der Meßelektrodenanordnung
entspricht.
-
Die Wirkungsweise des elektrischen Teiles der Meßeinrichtung ist
ohne weiteres verständlich, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt. Die Schaltung
kann ebenso wie die Ausbildung der Elektrodenanordnung und der sonstigen Teile der
Einrichtung auch abweichend voni dem gezeittenAusführungsbeispiel au&geführt
werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird.