DE1598456A1 - Verfahren und Apparatur zur Messung selektiver Eigenschaften von Materialien - Google Patents

Description

Forte Engineering Coporation 1 598456

Norwood/Massachusetts/USA

Verfahren und Apparatur zur Messung selektiver Eigenschaften von Materialien

Die Erfindung befaßt sich mit der Messung selektiver Eigenschaften von Werkstoffen und insbesondere mit der Messung selektiver Eigenschaften von Massenmaterialien.

Beim Umgang mit Werkstoffen ist es oft notwendig, Eigenschaften wie Feuchtigkeitsgehalt, Zusammensetzung, Dichte und dergleichen zu messen. Beispielsweise beeinflußt der Feuchtigkeitsgehalt das physikalische und chemische Verhalten von Werkstoffen; er trägt auch zum Materialgewicht und damit zum Rechnungswert bei.

Dies ist der Fall in der Papier- urfli Papierstoff-Industrie, wo das Enderzeugnis für die Verschiffung nach anderen Behandlungs Zentren odt aus Faserplatten besteht. Die Blätter, die die Beschaffenheit von schwerem Löschpapier haben, werden Pulpe genannt. Sie werden aufeinandergelegt zwecks Bildung von Ballen, Die Ballen werden zusammengepreßt, um ihr Volumen zu verringern und für die Verschiffung umreift. Der Rechnungswert der Ballen ist durch

209822/0719 - - - - -

BAD ORIGINAL

das Gewicht der Trockenfaser mit einer festgesetzten Spanne für den Prozentgehalt an Feuchtigkeit bestimmt. Demzufolge gestattet eine genaue Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes eine genaue Festsetzung der Kosten. Überdies werden auch die Verschiffungskosten vom Feuchtigkeitsgehalt beeinflußt, soweit sie auf dem Bruttogewicht beruhen. Außerdem kann die weitere Behandlung an den Empfangs stellen erfordern, daß der Feuchtigkeitsgehalt in Rechnung gestellt wird, da viele chemische Prozesse nach dem Trockengewicht der zu behandelnden Zellulosefaser gesteuert werden.

Eine der Techniken zur Messung einer selektiven Werkstoffeigenschaft bedient sich der Tatsache, daß eine elektrische Materialkonstante, wie etwa ihre Dielektrizitätskonstante, für die selektive, zu prüfende Eigenschaft maßgeblich sein kann. Beispielsweise ergibt sich bei wachsendem Feuchtigkeitsgehalt eines Werkstoffes unter Konstanthaltung anderer Eigenschaften ein entsprechender Zuwachs der Dielektrizitätskonstante. Bei Anwendung dieser Technik wird gewöhnlich der Werkstoff als Dielektrikum einer Kapazitäts-Meßzelle verwendet» Die Zelle kann so kalibriert sein, daß eine angezeigte Änderung in der Kapazität ein Maß für die ausgewählte Eigenschaft ist. Gleichzeitig ist dafür Sorge zu tragen, sicherzustellen, daß die angezeigte Änderung in der Kapazität auch zu dem in Prüfung befindlichen Material gehört und nicht merklich durch störende Effekte beeinflußt ist, wie Kapazitätswechsel im inaktiven Teil, die zur

209822/0719 - .

BAD ORIGINAL

IH ^r I 11 Il f iff! it In«- i um μ, ii

Kapazitäts-Meßzelle gehören und eine Drift in der Nenn-Frequenz dines mit der Testzelle verwendeten Oszillators.

Bei Werkstoffen, die auf Stückbasis behandelt werden, wie Ballen von Papierfaser, kann das Dielektrikum ein ganzes Stück, z.B. einen Ballen von 245 kg umfassen, aber auch ein Muster sein, bet spielsweise ein Blatt oder £in Teil eines Blattes aus einem Stück. Die Entnahme von Mustern hat den Nachteil, daß der Behandlungsvorgang gestört und daß geschickte Arbeit beim Umgang und Prüfen des Musters erforderlich wird. Außerdem braucht ein Muster infolge von Schwankungen innerhalb eines Stücks nicht für die zu bestimmende Eigenschaft repräsentativ zu sein. Diese Bedingung trifft besonders iixt Ballen von Papierstoff zu. Auf der anderen Seite kann die Verwendung einer ganzen Einheit als Dielektrikum gleichfalls den Behandlungsvorgang komplizieren und hat bei Massen-Ware den Nachteil, daß eine Testzelle im Großmaßstab erforderlich wird. Eine solche Zelle kann infolge ihrer Größe und Ausbildung Streukapazitäts-Effekte zeigen, die die Genauigkeit jeder Messung, die gemacht wird, ernstlich benachteiligen.

Überdies kann das Behandlungsverfahren zu einem Endprodukt solchen Zustande führen, daß eine für die Messung ausgewählte Eigenschaft nicht mit ausreichender Präzision isoliert werden kann. Im Falle der Papierfaser werfen beispielsweise die Ballen, die oft das End-

100822/071 § ßAD ORIGINAL

erzeugnis darstellen, mit Metallbändern umreift. Die Gegenwart der Bänder stört jede Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes, die auf der Verwendung der Ballen als dielektrisches Medium einer Kapazitäts-Meßzelle beruht.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Erleichterung der Messung selektiver Eigenschaften von Werkstoffen. Ein damit verbundenes Ziel ist die Durchführung von Präzisionsmessungen des Feuchtigkeitsgehaltes in Te st-Materialien.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Vermeidung störender Effekte, wie Änderungen die durch den inaktiven Teil der Meßeinheit und durch eine Nennwert-Drift in dem in der Meßzelle verwendeten Instrumentarium verursacht werden und das angezeigte Maß einer selektiven Eigenschaft des Testmaterials merklich beeinflussen.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung einer Test-Einheit, die einem breiten Bereich von Test-Aufgaben angepaßt wvrden kann, insbesondere einschließlich der Aufgaben, bei denen eine Behandlung erforderlich ist. Ein verwandter Gegenstand ist die Messung selektiver Material-Eigenschaften während der Behandlung, ohne den BehandlungsVorgang zu stören.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung einer Meßeinheit, die besonders für die Messung ausgewählter

209822/0719

Material-Eigenschaften gemäß Erfindung geeignet ist und gleichwohl dem Gebrauch mit konventionellen Testeinheiten angepaßt werden kann.

Bei der Durchführung der vorerwähnten und verwandten Ziele, ermöglicht die Erfindung den Erhalt unterschiedlicher Messungen, die mit einer elektrischen Eigenschaft wie der Kapazität für eine Mehrzahl von verschiedenen Ausführungs-(Möglichkeiten) einer Meßeinheit verknüpft sind. Da die Meßeinheit verschiedene Ausbildungsformen annehmen kann, kann sie sowohl der Behandlung wie auch der Prüfung angepaßt werden. Bei einer solchen Einheit in Form einer Kapazitäts-Meßzelle, werden Kapazitätsmessungen für zwei verschiedene Trenn-Abstände von zueinander verschieblichen Platten-Gliedern gemacht. Die diesbezüglichen Messungen können mit leerer Testzelle oder mit vom Untersuchungsmaterial besetzter Zelle gemacht werden; oder die Messungen können für verschiedene Dichte-Zustände des Materials innerhalb der Testzelle durchgeführt werden. Da die Plattenglieder relativ zueinander verschieblich sind, können sie so angeordnet werden, daß jeder Luftspalt in Bezug auf die Trennmaterialien beseitigt wird.

Gemäß Erfindung dient eine der Messungen als Bezugspunkt, der zusammen mit einer der anderen Messungen einen Differenzwert, der ein Maß für die ausgewählte Eigenschaft des in Prüfung be-

209822/0719

findlichen Materials ist, bildet. Der verbleibende Anzeigewert kann (also) aus den Messungen durch Differenzbildung erhalten werden. Alternativ kann eine der Messungen zur Kalibrierung einer Meß-Einheit verwendet werden, worauf eine andere Messung den gewünschten Endwert ergibt. Da ein Endwert vorgesehen ist, wird der inaktive Teil der Kapazität der Testzelle verworfen, ebenso wie die Wirkung einer Nennwert-Drift des Oscillators,

In einer Ausführungsform der Erfindung nimmt die Testzelle die einer kapazitiven Meßzelle an, die mit einem elektrischen Feld benutzt wird um potentielle elektrische Energie in dem in Prüfung befindlichen Material zu speichern. Die Test-Einheit wird ihrerseits mit einer Meß-Einheit gekuppelt und, unter Umständen, mit einer Abgleich-Einheit. Die letztere wird zur Feststellung einer ersten Messung benutzt und zur Kompensation von Streueefekten.

Wenn eine dimensionsmäßig veränderliche Testzelle verwendet wird, wird sie vorteilhafterweise in eine Beharidlungs-Einheit als integrierender Teil eingebaut, flie man erwünschterweise im regulären Verlauf der Behandlung verwendet. So können selektive Eigenschaften des zu behandelnden Materials gleichlaufend mit der Behandlung gemessen werden, womit die Notwendigkeit separater Messungen in einem Behandlungsablauf beseitigt wird.

209822/0719

Bei der allgemeinen Verwendung einer dinaensionell veränderlichen Test-iSeile sind wenigstens zwei Glieder der Zelle relativ zueinander verschiebbar. Zu diesem Zweck kann eines oder beide der zueinander verschieblichen Glieder beweglich sein und das andere stationär. Die relative Verschiebung der beiden Glieder zueiander gestattet Messungen in unterschiedlichen Trenn-Abständen. Beispielsweise kann bei zwei Gliedern, die relativ gegeneinander verschieblich sind, eine erste auf ehe ausgewählte

Eigenschaft des zu prüfenden Materials bezogene Anzeige erhal- M

ten werden, wenn das Material unter Druck steht und die Meßglieder in einem ersten Trennabstand; eine zweite, auf die ausgewählte Eigenschaft bezogene Anzeige kann man erhalten, wenn das Material in einem weiteren Kompressionszustand und die Meßglieder in einem zweiten, engeren Trennabstand sind. Solche Anzeige (werte) stellen verschiedene Messungen der ausgewählten Eigenschaft dar. In einem anderen Beispiel wird eine Kalibrierungsmessung ohne Material zwischen den verschieblichen Platten- ^ gliedern gemacht, wonach eine weitere Messung mit Material zwischen den gegeneinander verschobenen Meßgliedern gemacht wird. So wird je nach Meßeinheit und Kalibrierung die gewählte Eigenschaft als Differenz zweier Anzeigen gemessen. Es ist noch festzuhalten, daß die Reihenfolge, in der die Messungen gemacht werden, untereinander vertauscht werden kann.

20982P/0719

Für eine Ausführungsform der Erfindung, wo das Behandeln im Zusammenpressen und Ballenbildung von Rohstoffen wie Platten von Pulpe vor der Verschiffung besteht, ist die Testzelle integral mit den Press enteilen verbunden, die zur Komprimierung der Materialien verwendet werden. Ein Bauteil der Presse ist ein beweglicher Stempel, der gemäß Erfindung eine isolierte Elektrode enthält, die als eine Platte einer kapazitiven Meßzelle dient. Das andere Teil der Presse ist stationär und dient als Grundplatte der Meßzelle. Wenn das bewegliche Teil eine vorbestimmte Höhe in Bezug auf die Grundplatte erreicht, so betätigt ein Schalter die Meßeinheit, deren Abgabewert vorzugsweise als Feuchtigkeitsgehalt kalibriert ist. Eine solche Kalibrierung wird durch die Tatsache erleichtert, daß eine Kapazitätsmessung für eine zuvor festgesetzte Trennung der die Testzelle bildenden Elektroden genau der Dielektrizitätskonstante proportional ist. Für eine hier zu betrachtende komprimierende Behandlungseinheit ist die Dielektrizitätskonstante in gegebener Höhe primär eine Konstante des Feuchtigkeitsgehaltes. Da überdies der Feuchtigkeitsgehalt gemessen ν ir wird, während die Werkstoffe unter Druck stehen, was mit einem regulären Arbeitsgang in der Behandlungsfolge zusammenfällt, befindet sich kein Luftspalt zwischen den Elektroden der Testzelle, der Irrtümer einführt. Überdies wird die Messung vor der Umreifung durchgeführt, womit ihre Gegenwart als zusätzliche Fehlerquelle beseitigt wird.

209827/0719 Oq₀

Sr

Das Meßsystem, das in Verbindung mit der Behandlungseinheit durchgeführt wird, kann eine Vielzahl von Formen annehmen. Für eine Ausfiihrungsform der Erfindung wird eine Zwillings-Oscillatoranordnung der Art, wie sie beispielsweise im US-Patent 3 012 193 vom 5. Dezember 1961 oder im US-Patent 3 028 vom 3, April 1962 beschrieben ist, mit der Testzelle der Behandlungseinheit verbunden, um eine Auslaßfrequenz zu erfceugen, die in Beziehung zur Dielektrizitätskonstante steht. Eine Kalibrierungsmessung wird in einem ersten Abstand der Meßplatten der Testzel- W

Ie durchgeführt, um ein Referenz-Niveau des Ausgangs festzustellen. Die Abgafrequenz des Systems wird dann an den Zähler eines Stromtors für Kurzzeit-Intervalle gelegt, wenn die Platten der Testzelle in einer zweiten, vorgeschriebenen Trenndistanz sind. Die aufgelaufene Zählung ist dann ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt des in Prüfung befindlichen Materials.

Nach einer Möglichkeit der Erfindung kann die Meßeinheit von einer

AbgleichrEinheit begleitet sein, die automatisch einen "Trimme-Kondensator parallel zur Testzelle zu Beginn jedes Behandlungsvorgangs justiert, wenn die Testzelle leer ist. Alternativ kann der Trimm-Kondensator während der Behandlung justiert werden, wenn die Behandlungsapparatur einen vorher festgelegten Pnnkt des Arbeitsspiels erreicht, beispielsweise wenn die Meßglieder der Testzelle in einem vorbestimmten Trennabstand sind. Eine Mes-

20S827/0719

sung während des Abgleichens dient so als Bezugspunkt, in Bezug auf welchen eine Netto-Messung einer ausgewählten Eigenschaft des in Prüfung befindlichen Materials erhalten wird.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Meßeinheit einen variablen Einfrequenz-Oszillator, dessen Frequenz von der Kapazität der Testzelle bestimmt wird. Der Oszillator ist über ein Stromtor und unter Steuerung durch die Behandlungseinheit mit einem Zähler verbunden und erbringt einen wachsenden Wert für ein vorbestimmtes- Zeitintervall, wenn die Kondensator-Platten in einem ersten, vorbestimmten Abstand stehen, worauf eine abnehmende Zählung folgt, wenn die Kondensat©rplatten in einem zweiten, vorgeschriebenen Abstand stehen. Bei dieser Ausführungsform ist der verbleibende Zahlwert, der auf den Zähler am Ende jedes Behandlungsschrittes stehenbleibt, ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt für das zu behandelnde Material. Da der restliche Zählwert durch Subtraktion zweier getrennter Meßwerte in verschiedenen Trennabständen der (Meß)Platten der Testzelle erhalten wird, kommen die gewöhnlichen Streu- und Drift-Wirkungen in Fortfall.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß eine Meßeinheit gemäß Erfindung, wie als Beispiel mit einer Einheit mit einem variablen Einfrequenz-Oszillator und mit Stromtor versehenem Zähler be-

209822/0719

legt, mit Testzellen üblicher Art verwendet werden kann, wie sie bei der Bestimmung von Materialeigenschaften benutzt werden. Solche Testzellen enthalten Standard-Bauteile und andere, wie sie in den US-Patenten 3 090 004, 3 028 548, 3 025 465, 3 012 193, und 2 993 168 unter anderen beschrieben sind. Alle diese Testzellen können dem Gebrauch mit einem variablen Einärequenz-Oszillator angepaßt werden. Für diesen Verwendungszweck wird die Meßeinheit für ein vorher festgelegtes Zeitinterball mit leerer Zelle betätigt und danach zur Änderung der Zählrichtung für das gleiche Zeitintervall bei in die Zelle eingesetztem Prüfmaterial veranlaßt. Der auf dem Zähler verbleibende Differenzwert am Schluß des Testvorganges ist ein Maß für die zu prüfende Eigenschaft.

Beispielsweise ist bei der Testzelle des US-Patents 3 028 548 ein einzelner abgeglichener Oszillator isoliert in einem Testgehäuse mit Prüf gliedern verbunden, deren Potentialniveau das seibe ist wie der Gleichgewichtspunkt des Oszillators, so daß die Potentiale der Meßplatten in Bezug auf den Gleichgewichtspunkt gleich und entgegengesetzt sind. Bei leerer Meßzelle wird der Oszillator über ein Stromtor mit einem Zähler verbunden, um einen anwachsenden Zahlenwert für ein zuvor festgesetztes Zeitintervall zu erzeugen, wonach die Prüfmaterialien in der Kammer untergebracht werden. Der Oszillator wird wieder über ein

2098P7/0719 8ADORiGlNAL

Stromtor an den Zähler angeschlossen, um diesmal einen abnehmenden Zahlenwert für eine zweite zuvor festgesetzte Zeitspanne zu erzeugen. Je nach den Kalibrierungsbedingungen, können die beiden Intervalle genau gleich sein. Der auf dem Zähler verbleibende Restwert ist das Maß für eine Eigenschaft des zu prüfenden Materials, etwa den Feuchtigkeitsgehalt«

Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß die Messung einer ausgewählten Materialeigenschaft unter Verwendung einer Testzelle mit festen Abmessungen durchgeführt werden kann, indem man den gesamten Inhalt an Material in der Testzelle in wachsendem oder sinkendem Maße ändert und so die gewünschte Änderung der Dichte für Meßzwecke hervorbringt. Andere Seiten der Erfindung werden in Verbindung mit den. Zeichnungen bei der Würdigung verschiedener Ausführungsformen offenbar werden.

Fig. 1 ist ein Arbeitsdiagramm eines generellen Meßsystems gemäß erfindung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Behandlungseinheit mit integrierter Testzelle nach dem System der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung in Blockform, die eine repräsentative Meß-Einheit und eine (gleichfalls) repräsentative Abgleich-Einheit des Systems nach Fig. 1 erläutert.

209822/0719

Fig, 4 ist eine schematische Darstellung in Blockform, die eine Alternativ-Ausführung der Meßeinheit und der Abgleicheinheit nach dem System der Fig. 1 erläutert.

Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm eines

Systems, das dem in Fig. 3 gezeigten ähnlich ist unter Zusatz einer Spezial-Indikatoreinheit.

Bei den Zeichnungen stellt Fig. 1 ein allgemeines Meßsystem

gemäß Erfindung dar. Das System besteht aus drei Grund-Ein- φ

heiten: einer Testeinheit 100, einer Abgleich-Einheit 200 und einer Meß-Einheit 300.

Die Test-Einheit 100 enthält eingebaut eine Test-Zelle, wie in Fig. 2 mit mehr Einzelheiten gezeigt. Obwohl die Einheit 100 vorteilhafterweise eine reguläre Behandlungsfunktion hat, kann sie unter Umständen nur einer Test-Funktion dienen. In jedem Fall keine Eine Test-Einheit 100 der in Fig. 2 gezeigten Art als

ein variabler Kondensator betrachtet werden, dessen Dielektri- ™

kum vom Material zwischen seinen Platten bestimmt wird und dessen Kapazität sowohl vom Dielektrikum und dem Abstand der Platten abhängt, beispielsweise dem Schließungsgrad einer Ballenpresse, die die Test-Zelle enthält.

Um die Kapazität der Test-Zelle zu messen, die einen integrierten Teil der Behandlungseinheit darstellt, wird die letztere direkt mit der Meß-Einheit 300 verbunden.

20S822/O719

In die Meßeihheit 300 ist, wie im einzelnen in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ein Oszillator variabler Frequenz eingebaut, dessen Abgabe-Frequenz zum Teil von der Kapazität der Behandlungseinheit 100 bestimmt wird. Änderungen in der Kapazität, wie sich durch Änderungen in der Frequenz angezeigt werden, werden von der Meßeinheit in Werten einer ausgewählten Eigenschaft des zu prüfenden Materials, wie Feuchtigkeitsgehalt, umgewandelt.

Das Meßsystem der Fig. 1 enthält auch eine Abgleich-Einheit 200, im einzelnen in Fig. 3 und 4 gegeigt, um eine Dauerdrift zu kompensieren. Die Drift ist die Abweichung von einem Gleichgewichts-Arbeitsniveau, das in erster Linie auf Umgehungsund Bestandteils-Änderungen beruht. Die Abgleich-Einheit 200 enthält wünschenswerterweise ein Fühler zur Überwachung der Meßeinheit 300 und eine Vorrichtung zur Justierung der Kapazität der Behandlungs-Einheit 100 wenn eine Abweichung von einem vorher eingestellten Bezugsniveau besteht. Das Bezugsniveau kann ein Gleichgewichts »-Niveau zu Beginn eines Arbeitsspiels bei leerer Testzelle sein, das bei einer ersten Messung für die Testzelle in vorbestimmter Stellung festgesetzt wird, etwa in dem die erste Messung stattfindet, wenn die Platten der kapazitiven Meßzelle in einem vorgeschriebenen Trennabstand sind oder dies geschieht bei einer zuvor eingestellten Lage während eines Arbeitsspiels.

209822/0719

In Fig. 1 werden gleichfalls gestrichelt gezeichnete Steuerleitungen gezeigt, die von der Behandlungseinheit 100 zur Abgleich-Einheit 200 und zur Meßeinheit 300 verlaufen. Diese Steuerleitungen zeigen an, daß bestimmte Antwort«(Signale) sowohl von der Abgleicheinheit 200 als auch der Meßeinheit von dem Maße abhängen, bis zu welchem die Behandlung vollendet ist. Für einen Typ von Behandlung werden Schalter, wie in Fig. gezeigt, je nach dem Behandlungsgrad betätigt.

In Fig. 2 zeigt die abgebildete Behandlungs-Einheit eine hydrau- ^

lische Presse der gewöhnlich in der Pulpe-Industrie verwendeten Art, um Pulpe zu Ballen zu pressen. Die Presse enthält ein stationäres Bodenteil 101, das gewöhnlich mit dem Boden des Behandlungsraums durch Bolzen verbunden ist und ein bewegliches Oberteil 102, dessen Stellung von einem hydraulischen Stempel 103 gesteuert wird. Die zu behandelnden Werkstoffe, etwa Blätter von Pulpefaser, werden zwischen Ober- und Unterteil 101 und 102 gelegt. Dann wird durch den Stempel 103 Druck M angelegt, um das Oberteil 102 relativ zum festen Bodenteil zu verschieben, um den Stapel oder Ballen vor dem Umreifen und nachfolgenden Verschiffen zusammenzupressen. Die Bewegung jedes Ballens vor und nach dem Zusammenpressen wird durch Pfeile angezeigt, die auf der Kompressionsachse der Einheit senkrecht stehen. '

BAD ,ORIGINAL 209822/0719

Die Behandlungseinheit 100 der Fig. 2 ist so ausgeführt, daß sie gemäß Erfindung Messungen ausgewählter Eigenschaften während des Behandlungsganges gestattet. Zu diesem Zweck enthält das bewegliche Teil 102 eine Metallplatte 110, die als eine Elektrode einer Kapazitätsmeßeelle dient. Die Metallplatte 110 ist vom beweglichen Teil 102 und vom Ballen durch diesbezügliche Isolierteile 113 isoliert. Die andere Elektrode der Meßzelle ist das Bodenteil 101, das elektrisch geerdet ist. In der Konstruktion hat die Platte 110 eine größere Fläche als der Quersxhnitt des größten zu komprimierenden Ballens, kann aber kleiner als als untere Fläche des Teils 102 sein. Bei einem Arbeitsmodell der Erfindung sind die Platte 110 und die Isolierteile 113 auf Flächen innerhalb der Tragsäulen der Behandlungseinheit 100 beschränkt. Dementsprechend besteht ein praktisch gleichförmiges elektrisches Feld zwischen der Platte 110 und dem Bodenteil 101, das eine genaue Messung der Dielektrizitätskonstante gestattet. Die Isolierglieder 113 für die Platte 110 können aus Phenolharz oder ähnlichem Material bestehen, das

2 eiier Drucklast von mehr als 210 kg/cm widerstehen kann.

Die Platte 110 ist in Wirklichkeit in die Isolation zürn Schutz eingebettet und so angeordnet, daß jeglicher Kontakt mit irgendwelchen geerdeten Bauteilen verhindert wird.

209822/0719 8^o

_Oi

Eine Seite der Platte 110 hat eine elektrische Verbindung 111, die zu einem elektronischen Schaltschrank 112 führt, der erwünschterweise an der Seite des beweglichen Teils 102 montiert ist* Der Schaltschrank 112 kann alle oder einen Teil der JBestandteile der Abgleich-Einheit 200 und der Meßeinheit 300 enthalten, wie in J¹Ig, 3 und 4 gezeigt. Die Metallplatte 110 und das Bodenteil 101 bilden einen Mondettiatör, dessen Kapazität durch Gleichung (1) wiedergegeben wirdj

E ₊ C₀ (1)

Hierin ist C die Kapazität iü Mikrofarad zwischen der oberen Platte 110 des beweglichen teils 101 und der entsprechenden unteren Platte des Unterteil® lOlj

A ist die !Fläche der Platte 110 in Qüädratsaollj h ist der Trennäbitand zwiiehen den Plätten 110 und 101, wie in Fig. 2 während der Messung der Töstkapäzität· E ist die 2üsiainia«ngeietzti Dielöktrizitätskonstante des Materials, das den Bereich Zwischen dth Platten HO und 101 anfüllt; und C ist der inaktive Teil def ge samten Kapazität in Mikrofarad und enthält die Käpazitätseffekte der Ora&tffthrungen und der Ab« gieich-Einheit löÖ (Fi|* 3 Mnd 4)»

Wenn daher die Höhe H und die Kapazität C in Gleichung (1) mit Genauigkeit bekannt sind, so steht eine Kapazitätsmessung in direkter Beziehung zur Dielektrizitätskonstanten E und ist daher ein Maß für eine zu prüfende, ausgewählte Eigenschaft wie Feuchtigkeitsgehalt.

Der Einfluß con Veränderungen im inaktiven Teil C der Gesamtkapazität in Gleichung (1) wird ebenso wie andere störende Effekte durch die gemäß Erfindung angewandte Vielfach-Meßtechnik beseitigt.

Die Technik sieht eine erste Kapazitätsmessung in einem Trennabstand hl der Bauteile 101 und 102 der Meßzelle in Fig. 2 vor und eine zweite Messung der Kapazität in einem zweiten Trennabstand h2 für die Teile der Meßzelle. Die entstandene Änderung in der Kapazität Δϋ der beiden Messungen kann auch Gleichung (1) abgeleitet werden und wird von Gleichung (2) wiedergegeben:

¹ Ei Eo

AC = Cl - C2 = 0,22 A (-^ ^₅-) (2)

Hierin ist El die Dielektrizitätskonstante der Meßzelle mit ihren Platten in einem ersten Trennabstand hl,und E2 die Dielektrizitätskonstante der Meßzelle mit ihren Platten in einem zweiten Trennabstand h2j

Cl ist die Kapazität für eine Dielektrizitätskonstante El bei einem Trennabstand hl der Platten der Meßzelle;

209822/0719

/a

C2 ist die Kapazität für eine Dielektrizitätskonstante E2 bei einem Trennabstand h2 der Plarten der Meßzelle und A ist die Flache der aktiven Platte der Meßzelle.

Die Kapazitätsänderung Δ C, die gemäß Gleichung (2) angezeigt wird, erfordert, daß die Trennabstände hl und h2 der Meßzelle mit Präzision festgesetzt werden.

Um Messungen in genauen Höhen durchzuführen wie auch um andere Kontrollvorgänge durchzuführen, hat die Behandlungseinheit 100 der Fig. 2 verschiedene Schalter SW-I bis SW-5, sowie ein P? Paar von Fotozellen 125-1 und 125-2. Die Fotozellen werden benutzt um anzuzeigen, ob die Meßzelle besetzt ist. Die mii den Schalter verbundenen Kontrollfunktionen werden in Verbindung mitnder nachfolgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung der Abgleich-Einheiten 200 und 200' und den Meßeinheiten 300 und 300' der Fig. 3 und 4 besser verständlich sein. Der Genauigkeit halber sind die Schalter von höher Empfindlichkeit bei geringer Bewegungstoleranz oder Schaltweg. In einem Versuchsmodell der Erfindung wurden Schalter mit einer maxinaalen Bewegungsdifferenz von 0, 013 mm verwendet. Für diese Art von Genauigkeit wurden die Schalter und der zugehörige Schaltarm. 123 in einer Lagerung geführt und voll gekapselt (nicht dargestellt).

209822/0719

Aus Fig. 2 ersieht man, daß der Schalter SW-1 in Verbindung mit einem Anschlagstift 121 arbeitet, der an einer der Tragsäulen der Presse befestigt ist. Die übrigen Schalter SW-2 bis SW-5 sind in einem zweiten Gehäuse 122 enthalten, das an der Grundplatte 1OS befestigt ist. Der erste Schalter SW-I ist nur geschlossen, wenn das bewegliche obere Bauteil 102 in seiner anfänglichen Ruhestellung ist. Die anderen Schalter werden nacheinander durch einen Schaltarm 123 betätigt, der fest am beweglichen Bauteil 102 angebracht ist. Während der Bewegung der beweglichen oberen Platte erfaßt der Schaltarm nacheinander die Schalter SW-2 bis SW-5. Die Wirkung der Schalter SW-I bis SW-5 gestattet die Vornahme von Kontrollvorgängen für verschiedene Niveaus der Abstände der beiden Platten 110 und 101. So wird der erste Schalter SW-I betätigt, wenn der Trennabstand ein Maximum ist, der zweite Schalter arbeitet bei einem verringerten Trennabstand usw.

Eine illustrative Benutzung der Behandlungs-Einheit 100 der Fig. ergibt sich in Verbindung mit detaillierten Ausführungsformen der Abgleich-Einheit 200 und der Meß-Einheit 300 durch das Diagramm der Fig. 3.

Die Meß-Einheit 300 der Fig. 3 enthält Zwillings-Oszillatoren 301 und 302, deren Ausgang mit einer Mischröhre 303 verbunden ist. Die Zwillings-Oszillator-Anordnung ist im einzelnen im US-Patent

209822/0719

3 012 193 beschrieben. Der Ausgang des Mischers 303 geht an einen Detektor 304, gleichfalls im einzelnen in diesem Patent beschrieben, und an einen Gleichstromausgang 305. Zusätzlich wird der Ausgang des Mischers 303 einem Stromtor 310 zugeführt, welches von der Behandlungseinheit 100 gesteuert wird, wie durch gestrichelt gezeichnete Steuerungsleituggen angedeutet.

Die Stromtor-Einheit 310 enthält ein elektronisches Tor 311,

welches bei Betätigung einen geschlossenen Schaltweg vom φ

Mischer 303 zu einem Zähler 313 in der Stromtor-Einheit 310 für einen vorbestimmten Zeitabschnitt erzeugt. Das Tor 311 wird mit einem äußeren Schalter 312 gezeigt, welchec der Schalter SW-2 der Behandlungs-Einheit 100 sein kann oder von ihr gesteuert wird. Ein geeignetes Tor 311 hat die Form eines Schalters, wie etwa irgendeines wohlbekannten elektronischen Tors, das für einen vorbestimmten Zeitabschnitt nach dem Schalten geschlossen ' bleibt. Der Impulszähler 313 hat Standardausführung. Bei dem Jj

Zähler 313 wird ein äußerer Schalter 314 gezeigt, der die aufgelaufene Ablesung des Zählers zu Beginn jedes Behandlungsspiels löscht. Der Schalter 314 kann der Schalter SW-I der Behandlungs-Einheit 10Ö sein oder von ihm gesteuert werden.

Die Abgleich-Einheit 200 der Fig. 3 wird von einer Stromquelle 201 für die Be zug s spannung, einem Servo-Verstärker 202 und einem Servomotor 2Θ4 gebildet, alle in konventioneller Ausführung.

20982270719

Der Servo-Verstärker 202 vergleicht die Gleichstromspannung deer Ausgangseinheit 305 mit der Spannung einer Bezugsquelle 201 zu Beginn jedes Arbeitsspiels. Zu diesem Zweck wird der Servo-Verstärker 202 von den äußeren Schaltern 203-1 und 203-2 gesteuert, was Schalter SW-I der Behandlungseinheit 100 sein kann und ein Schalter, der von den Photozellen 125-1 und 125-2 geregelt wird. Die Photozellen 125-1 und 125-2 dienen der Anzeige, ob die Behandlungs-Einheit leer ist; sie können durch irgendein Paar von Shhaltern ersetzt werden, die in der Lage sind anzuzeigen, ob die Behandlungseinheit leer ist. Der Servomotor 204 wirkt auf einen Kondensator 205, um für die Kompensation einer Langzeit-Drift zu sorgen, indem die Ausgangs spannung der Bezugs spannung gleich gehalten wird, wann immer die Behandlungs-Einheit leer ist. und wenn die Platten der Meßzelle sich in einem vorbestimmten Abstand hl befinden, der vom Schalter SW-I angezeigt wird. Dies fixiert wirkungsmäßig die Größe des Parameters hl in Gleichung (2). Da die Meßzelle leer ist, ist die Dielektrizitätskonstante gleich eins und damit fixiert.

Zur gleichzeitigen Behandlung der Werkstoffe und Messung einer ausgewählten Eigenschaft unter Verwendung der Ausführungsform der Fig. 3, werden die Werkstoffe zwischen die oberen und unteren Teile 102 und 101 der Ballenpresse eingelegt. Die Werkstoffe bestehen typischerweise aus einem Ballen von Papierfaser und die

209822/0719

Behandlung besteht in der Kompression des Ballens vor der Umreifung zur Verschiffung. Die ausgewählte, zu bestimmende Eigenschaft ist der Feuchtigkeitsgehalt.

Bevor die Kompression beginnt und bevor der Ballen aus Faserstoff eingelegt wird, ist das Oberteil 102 in seiner Ruhelage in einem Trennabstand hl in Bezug auf das Unterteil 101 und veranlaßt, daß der erste Schalter SW-I geschlossen wird. Neben der Betätigung des Servo-Verstärkers 202, wie zuvor beschrieben, bewirkt das j&

Schließen des Schalters SW-I die Nullstellung {das Löschen des letzten Meßwertes) des Impulszählers 313 in der Meßeinheit 300. Im Fall der Abstimmung auf eine leere Zelle startet der Servomotor die Abstimmung des Kondensators 205 bei völlig auf Höhe hl zurückgezogenem Oberteil 102. Der Ballen wird dann nahe an das Zentrum der Presse unter die metallische Platte 110 geführt, wie etwas deutlicher in Fig. 2 gezeigt und der Servo-Verstärker 202 abgeschaltet, indem (Schalter) 125-1 und 125-2 geöffnet werden und der Stempel 103 zur Abwärtsbewegung gestartet wird. ™

Da das bewegliche Teil 102 sich zum zweiten vorgeschriebenen Trennabstand h2 der Gleichung (2) bewegt, erfaßt der Schalter 123 den zweiten Schalter SW-2. Die weitere Bewwegung schließt den Schalter und gestattet dem Ausgang des Mischers 303 die "Verbindung über das Stromtor mit dem Impulszähler 313 für eine vorher festge-

209822/0719

setzte Zeitspanne, z.B. für 1/10 bis 1/100 Sekunde. Der aufgelaufene Wert am Impulszähler 313 liefert ein Maß der Kapazitätsänderung Λ C in Gleichung (2). Da die Parameter hl und h2 feste Größen sind und El eine bekannte Konstante ist, die = 1 ist, steht die Änderung der Kapazität,A C in Beziehung zur Dielektrizitätskonstante E2, wie ich Gleichung (2) gezeigt und ist daher ein Maß für eine Eigenschaft des Prüfmaterials, wie Feuchtigkeitsgehalt, die die Dielektrizitätskonstante beeinflußt.

Als Alternative zur Abstimmung auf eine leere Zelle mit voll zurückgezogenem Oberteil 102, kann man den Servoverstärker 202 mit einer Bezugs spannung arbeiten lassen, wenn die Platten einen vorgeschriebenen Abstand, z. B. hl während des Arbeitsspiels erreicht haben. In diesem Falle werden die Fotozellen 125-1 und 125-2 ausgeschaltet und der Schalter SW-I betätigt den Servoverstärker bis ein vorgeschriebener Abstand, der auch der Entfernung hl in Gleichung (2) entspricht, erreicht ist; dann ist der Servomotor 204 abgeschaltet und der Kondensator 205 verbleibt in dieser Stellung, die eine vorbestimmte Frequenz zwischen den beiden Oszillatoren 301 und 302 verursacht. Für diese Besprechung sei angenommen, daß der Oszillator 301 auf eine niedrige Frequenz eingestellt ist als der Oszillator 302. Der Stempel 102 setzt seine Abwärtsbewegung fort, bis Schalter SW-2 geschlossen ist, was Stromtor 311 für

209822/0719

•a*

is-

sein vorgeschriebenes Intervall schließt. Der Zähler nimmt dann die Anzahl der Impulse auf, die er während dieses Intervalls über das Stromtor erhält. Da die Wirkungsdauer des Stromtors festgesetzt ist, ist die aufgenommene Zählung dem Frequenzunterschied zwischen den Oszillatoren 301 und 302 proportional. Da die Anfangsfrequenz bei hl durch automatische Abgleichung des Kondensators 205 fixiert war, steht der endgültige Frequenzunterschied bei h2 einzig in Beziehung zur Dielektrizitätskonstante

des zu prüfenden Materials. Je höher die Dielektrizitätskonstante, ^r

umso größer ist der Frequenzunterschied bei h.2.

Es ist noch zu berücksichtigen, daß das bewegliche Oberteil 102 sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 mm je Sekunde verschiebt. In einer 1/100 Sekunde, was eine repräsentative Schließzeit des Stromtors 311 darstellt, bewegt um etwa 0, 1 mm und es sind Kapazitätsänderungen während des Zählintervalls vernachlässigbar; überdies wird jede solche Veränderung weitgehend bei Jk der Kalibrierung dankder positiven Verschiebungsart solcher Pressen beseitigt, die den Stempel zur Bewegung mit konstanter Geschwindingkeit veranlassen.

Nach der Lehre des US-Patents 3 012 193, die im einzelnen die Zwillingsoszillator-Anordnung der Meßeinheit 300 beschreibt, sind der Oszillator 301 mit variabler Frequenz und der Oszillator 302

209822/0719

BAD ORIGINAL

mit fester Frequenz anfänglich auf genau dem gleichen Frequenzwert von beispielsweise 2 Megahertz. Änderungen in der Kapazität der Meßzelle, die z. B. einem dielektrischen Material mit relativ hohem Feuchtigkeitsgehalt zuzuschreiben sind, können eine Frequenzänderung bis zu 20 000 Hz im Oszillator 301 mit variabler Frequenz verursachen. Demgemäß tritt eine entsprechende Frequenzdifferenz als Komponente am Ausgang des Mischers 303 auf, der über Stromtor an Impulszähler 313 gelegt ist. Das Stromtor 311 kann als Niederpaß ein Audiofrequenz-Filter enthalten, um das über Stromtor gehende Signal auf die Frequenzdifferenz-Komponente zu beschränken. Da das Stromtor 311 für einen vorbestimmten Zeitabschnitt während jedes Arbeitsspiel geschlossen ist, sammelt der Zähler 313 einen Wert auf, der die zur Testzelle gehörige Frequenzänderung anzeigt.

Die Frequenzänderung eines Oszillators, wie etwa Oszillator 301, ist bei kleinen Änderungen auf eine Kapazitätsänderung seines abgestimmten Kreises bezogen, wie in Gleichung (3) gezeigt wird:

so daß

Ac = k
ist.

209822/(1719

■ ■!!!■^!!"!iSilSsri.Miüjüiir-.iüü^üiaj!!: ■ „v ■ Mi₁; ■■■■■■«' ■ ■'Wii-.!,;:. .π·-. ■ ., ., ,,,, _{ι :ΐ|} .., ...

Darin ist f die Frequenz, in der die Änderung stattfindet; C die Kapazität, in der die Veränderung stattfindet, k eine Kalibrierungskonstante und

£s.i die angezeigte Frequenzänderung, die mit der Kapazitätsänderung Δ C verknüpft ist.

Somit ist für alle praktischen Zwecke die angezeigte Frequenzänderung ein Maß für die zugehörige Kapazitätsänderung. Umgekehrt ist eine Änderung in der Kapazität mit der Dielektrizitätskonstante verbunden, wie in Gleichung (2) gezeigt.

Somit kann mit den in Gleichung (2) fixierten Höhen hl und h2 und bekannter Dielektrizitätskonstante El der Anzeigewert des Zählers 313 der Fig. 3 direkt in Maßen der Dielektrizitätskonstante E2 und damit des Feuchtigkeitsgehaltes kalibriert werden. Setzt man ■Gleichung (2) bei einem Trennabstand hl = h2 in Rechnung, so kann die Bezugsquelle 201 der Abgleicheinheit in Fig. 3 so eingestellt werden, daß für die erste oder Bezugsmessung des Systems die Gleichgewichtseinstellung des Trimm-Kondensators 205 einen Auslaß Null für den Gleichstrom-Anzeiger 305 ergibt, wenn die Platten deri leeren Testzelle in einem zuvor eingestellten Trennabstand hl = h2 sind. Eine zweite Messung, die einen weiteren "Wert ergibt, erfolgt durch Einsetzen des Prüfmaterials und Aufzeichnung der Messung der Kapazitätsänderung im gleichen Trennabatand. In diesem Falle stellt Gleichung (2) bei Hl -

BAD ORIGINAL

eine gute Annäherung dar; andernfalls wird eine Kalibrierungs-Abgleichung benötigt. Die Kalibrierung kann schnell versuchsmäßig in dem allgemeinen Fall durchgeführt werden, daß die vorerwähnten Gleichungen nicht gelten.

Entsprechend einem Betrachtungspunkt der Erfindung kann das Meßsystem nach Fig. 3 direkt betätigt werden, wobei die Behandlungsemiiejt iUOcne Frequenz des Oszillators 301 steuert, der mit dem Stromtor 301 verbunden ist. In diesem Fall werden der Oszillator 302 mit fester Frequenz, der Mischer 303, der Detektor 304, die Ausgangs-Einheit 305 und die Servo-Abgleichung nicht benötigt und der Zählwert des Oszillators ist unter Anwendung der Gleichung (1) ein umgekehrtes Maß der Kapazität. Für diese Anordnung müßte die Abgleich-Einheit mit dem Oszillator variabler Frequenz auf eine vorbestimmte Frequenz bei leerer Presse und einem ersten Trennabstand hl einjustiert werden und die Zählung bei einem zweiten Trennabstand h2 erfolgen.

Für die Empfindlichkeit des Meßsystems nach Fig. 3 ist es vorteilhaft, so eingeregelt zu sein, daß ein Frequenzwechsel beim Übergang von sehr nassen Ballen zu sehr trocknen Ballen von der Größenordnung 20 000 Hz ist. Bei einer Stromtor-Zeit von 1/100 s ergibt dies eine Zähldifferenz naß-trocken von etwa 200. Da ein typischer Maximalbereich des Feuchtigkeitsgehaltes von der

209822/0719

⁶^D ORIGINAL

20 % ist, liegt die durchschnittliche Entscheidung des Systems bei einem Zählwert, was etwa 1/10 eines Feuchtigkeitsgehalts von 1 % entspricht.

Ein anderes Merkmal des Systems nach Fig. 3 ist, daß die Messung bei völliger Füllung des Bereichs zwischen den Elektroden der Meß-Zelle mit dem Musterballen erfolgt. Es ist daher überflüssig, eine Art Abgleichung in der Berechnung der Dielektrizitätskonstante zu machen, die erforderlich ist, wenn der Bereich zwischen den Elektroden nur teilweise vom Prüfmaterial besetzt ist. Wenn einmal das bewegliche Teil 102 die volle Ausdehnung seiner Bewegung durch» laufen hat, wird es zurückgezogen und kehrt in seine Ruhelage zurück, wo es wieder den ersten Schalter SW-I betätigt. Das System ist dann fertig, um den komprimierten Ballen frei zu machen und das nächste Arbeitsspiel zu beginnen.

Eine in Fig. 4 gezeigte Altemativausführung der Erfindung verwendet eine modifizierte Meßeinheit 300' und eine modifizierte Abgleicheinheit 200'.

Im Gegensatz zur Meßeinheit 300 der Fig. 3 verzichtet die entsprechende Einheit 300' der Fig. 4 auf den Oszillator 302 mit fester Frequenz, während der Oszillator 301 mit variabler Frequenz bleibt» Außerdem wird der Zähler 313 der Fig. 3 durch einen aufwärts und abwärtsgehenden Zähler 333 ersetzt. In der

208022/0719

Meßeinheit 3OO^f ist gleichfalls ein Drucker 341 enthalten, um den verbleibenden Zahlwert aufzuzeichnen. Ein solcher Drucker kann mit dem Zähler 313 der Fig. 3 verwendet werden.

Daß Meßsystem nach Fig. 4 sieht auch eine Anzeige der Dielektrizitätskonstante eines Materials vor, in dem die Kapazität für zwei unterschiedliche Abstände der Platten einer Meßzelle gemessen werden. Indessen ist bei beiden Messungen der Bereich zwischen den Platten der Meßzelle von dem zu prüfenden Material angefüllt.

In diese Lage gehören die Dielektrizitätskonstanten El und E2 der Gleichung (2) zu dem Prüfmaterial in verschiedenen Trennabständen hl und h2 der Meßplatten 101 und 110. Die experimentelle Prüfung hat angezeigt, daß im allgemeinen eine einzige Beziehung zwischen den beiden Dielektrizitätskonstanten El und E2 besteht, so daß die Kapazitätsänderung Δ C für die zwei Meßabstände hl und h2 eine Funktion der effektiven Elektrizitätskonstanten E des Prüfmaterials ist, wie in Gleichung (4) gezeigt:

AC (hl - h2 = k f(E) (4)

Hierin ist ^C(hl - h2) die Kapazitätsänderung für die beiden Trennabstände hl und h2 der Platten der Meßzelle; k ist eine Kalibrierungskonstante, und

f(E) ist eine einzige Funktion der effektiven Dielektrizitätskonstante E des zu prüfenden Materials.

209822/0719

Um eine Kapazitätsmessung in zwei unterschiedlichen und vorbestimmten Plattenabständen hl und h2. zu gestatten, hat die Behandlungseinheit 100· der Fig. 4 die Schalter SW-2 und SW-4. Die Einheit 100' enthält auch einen Schalter SW-3, um den Zähler zu

reversieren und einen Schalter SW-5 zur Steuerung des Druckers.

Dementsprechend wird für zwei Meßabstände hl und h.2 das Stromtor 322 der Meßeinheit 300' mit zwei äußeren Schaltern 323 und gezeigt, die mit den SW-2 bzw. SW-4 verknüpft sind. Für den J|

Auf- und Abwärtszähler 333 ist ein äußerer Schalter 335 mit Sxhalter SW-3 verknüpft. Außerdem hat der Zähler einen äußeren

Schalter 334, der dem gleichen Zweck wie Schalter 314 des Zählers

313 in Fig. 3 dient. Der Endschalter SW-5 der B ehandlungs einheit 100' ist mit einem äußeren Schalter 342 des Druckers 341 verbunden.

In der Ausführungsform der Fig. 4 enthält die Abgleicheinheit 200^!

nur einen manuell justierbaren Kondensator 215. Diese Art Justierung

reicht wegen der Fehlerkpmpensation aus, die dem Meßsystem nach U

Fig. 4 von Natur aus zukommt.

Die Betätigung des Meßsystems nach Fig. 4 erfolgt in der gleichen Weise wie für das System nach Fig. 3. Zu Beginn wird Schalter SW-I der Behandlungs einheit 100 betätigt, was den Auf- und Abwärtszähler in die Nullstellung bringt. Wenn die Behandlung vor sich geht, z.B. mit einem Ballen von Papierfaser im Raum zwischen

209822/0719

BAD ORIGINAL

den Elektroden der Testzelle, erreicht das bewegliche Teil 1.02 einen Trennabstand hl bezüglich des festen Teils 101. In diesem Punkt betätigt der Schalter 123 den Schalter SW-2, der das Tor 322 für einen vorbestimmten Zeitabschnitt schließt, beispielsweise für 1/10 bis 1/100 Sekunde. Während dieses Intervalls zählt der Zähler 333 die Schwingungen des Oszillators 301 mit variabler Frequenz.

Wenn die Kompression des Ballens weiter fortschreitet, betätigt der Schaltarm 123 den Schalter SW-3 um den Lauf des Zählers umzukehren. Anschließend schreitet die Behandlung zu einem Punkt fort, in dem der Trennabstand der Platten gleich h2 ist und der vierte Schalter SW-4 in Tätigkeit tritt, um wieder den Oszillator über das Tor an den Zähler für die gleiche Zeitspanne anzuschließen. Weil der Zähler diesmal jedoch durch Aktion des dritten Schalters SW-3 reversiert worden ist, wird der zuvor aufgelaufene Wert um eine Einheit für jede gezählte Schwingung während dieses zweiten über das Tor laufenden Intervalls vErmindert. Im Ergebnis ist der Nettowert des Zählers am Ende des BehandlungsVorgangs ein Maß für die Kapazitätsdifferenz C in Gleichung (4). So kann der vom Zähler angezeigte Differenzwert direkt in Einheiten der Dielektrizitätskonstante kalibriert werden und somit der Feuchtigkeitsgehalt des in Behandlung befindlichen Materials.

209822/0719

8AD ORIGINAL

■ ■ '■' ' ■^: ■ ' '!.; *'' "' ■" r ·ι! $ΪΦ»£'' J¹Wl V "■■!:■ ' ■ ^Λ f* '..■■:·;■■ 7 ^:ι ~m ?'■ ν η \ ·: ■■ ■■ _r > ϊ <ί ■;': , - ,■;■■■■; ■ ■ r.. J - ;„ ι ν μ ■:.■..,...■ ■..■■,■■..,.,.,,

I ■ ...

Da die Zählung differentiell erfolgt und durch differenzielle Kombination zweier Frequenzen erfolgt, wird die normalerweise auftretende Drift oder Steuereffekte praktisch dank der Subtraktion ausgeschaltet. Fehler infolge einer Brutto-Frequenzänderung im Oszillator 301, wie sie durch die Zählung für den ersten Trennabstand hl angezeigt werden, werden durch gelegentliche Prüfung der Oszillatorfrequenz und Justierung der Abgleicheinheit 200' vermieden. ^

Die für das System nach Fig. 4 erläuterte Differential-Meßtechnik kann auch auf Messungen angewandt werden, in denen die Prüfung in zwei) Stufen erfolgt mit einem Abstand hl während der ersten Stufe und einem Abstand h.2 der Meßzelle während der zweiten Stufe. Der erste Trennabstand hl kann demzweiten Trennabstand h2 gleich sein. Die Zelle ist während der ersten Stufe leer und während der zweiten Stufe ist der Bereich zwischen den Elektroden mit

Prüfmaterial besetzt. In einem Beispiel dieser Meßart, erhält die J[

Meßeinheit 300' einen ersten Zählwert bei leerer Testzelle während der ersten Meßstufe und wechselt die Zählung bei besetzter Meßzelle während der zweiten Prüfstufe. Der restliche Zählwert auf dem Zähler 333 ist ein Maß für die ausgewählte Eigenschaft des in Prüfung befindlichen Materials.

209822/0719

Der erste Zählwert kann durch die Tätigkeit der Einheit 100· bei leerer Meßzelle in'einem ersten, vorbestimmten Trennabstand der Teile 101 und 102 feslgesetzt sein. Dieser erste vorbestimmte Trennabstand kann der Trennabstand im Gleichgewicht bei völlig zurückgezogenem Teil 102 sein oder es kann jeder andere passende Trennabstand sein. Ist der erste Zählwert festgestellt, so werden die zu prüfenden Materialien zwischen die aufnehmenden Teile 101 und 102 eingesetzt und der Abstand zwischen ihnen verringert, vorzugsweise bis zu einem Punkt, wo das dielektrische Medium der Meßzelle praktisch aus Prüfmaterial besteht. Beispielsweise kann dat: Ti Teil 102 auf Teil 101 zu bewegt werden bis zu einem zweiten Trennabstand h.2, in welchem Punkt eine zweite Zählung erfolgt und differentiell auf dem Zähler 333 mit Bezug auf die erste Zählung registriert wird.

Die Meßeinheit 300¹ nach Fig. 4 kann auch unabhängig von den Behandlungseinheiten 100 und 100' zur Kapazitätsmessung von Standardmeßzellen oder irgendwelchen anderen MeßzelLen benutzt werden, die speziell zur Messung selektiver Materialeigenschaften entworfen sind, wie die in den US-Patentschriften 3 090 004, 3 028 548, 3 025 465, 3 012 193 und 2 993 168 beschriebenen.

Bei einer illustrativen Benutzung der Meßeinheit 300' mit einer Standard-Meßzelle mit festen Platten erhält man eine Ablesung bei

209822/0719

leerer Meßzelle und eine weitere Ablesung mit eingesetztem Prtifmaterial. Wegen des Differenzcharakters des vom Auf- und Abwärtszähler bewirkten Zählwertes, ist die entstandene Anzeige weitgehend unabhängig von jeder Drift des Oszillators mit variabler Frequenz und ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt des in Prüfung befindlichen Materials. Im allgemeinen wird das Prüfmaterial, wie ein Ballen von Papierfaser, nicht den gesamten Zwischenraum h in Anspruch nehmen. In diesem Fall erstreckt es sich von der Basisplatte 101 bis zu einer Distanz d, welche kleiner m

ist als der Trennabstand h. Die Änderung in der Kapazität A. C wird dann genau von Gleichung (5) wiedergegeben:

C 'C₂-C₁= 0,22 A( -i) (5)

h-d+-

Hierin ist Cg die Kapazität der Meßzelle, wenn sie teilweise von Prüfmaterial besetzt ist,
C₁ ist die Kapazität der leeren Meßzelle,

A ist die wirksame Fläche der festen Meßplatten, ™

h ist der feste Trennabstand der Meßplatten, d ist die wirksame Höhe des Prüfmaterials innerhalb der Trennspanne der Meßplatten, und
E ist die wirksame Dielektrizitätskonstante der Prüf materialien.

209822/0719

Nach Gleichung (3) ist der Frequenzwechsel Δ f der durch Gleichung (5) gegebenen Kapazitätsänderung ^C proportional. Daher kann die Frequenzänderung Δ f als Maß einer Eigenschaft des Prüf mate rials kalibriert werden, die die wirksame Dielektrizitätskonstante E beeinflußt.

Ein besonderes Beispiel der Benutzung einer Meßeinheit 300' mit einer bekannten Meßzelle wird von der Kombination der Meßzelle 300' mit der in der US-Patentschrift 3 028 548 beschriebenen Meßzelle geliefert. Dies wird durch Verwendung der Meßzelle 7 der US-Patentschrift 3 028 548 anstelle der Behandlungseinheit 100' der Fig. 4 erreicht. Außerdem ist der variable Oszillator 21 der Patentschrift 3 028 548 durch den variablen Oszillator 301 der Fig. ersetzt. Das Prüfen erfolgt dann unter Verwendung der Stromtoreinheit 310 der Fig. 4, in dem der Zähler 333 über Stromtor bei leerer Zelle angeschlossen wird, der Zähler reversiert, das Prüfmaterial eingesetzt und der Zähler über Stromtor bei gefüllter Zelle angeschlossen wird. Die Arbeitsgänge der Einschaltung des Stromtors und der Reversierung können entweder von Hand oder automatisch vom Prüf system bewirkt werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 5 gezeigt. Diese Ausführungsform verwendet eine Behandlungseinheit 100 in Verbindung mit einer Abgleicheinheit 200, einer Meßeinheit 300 und einer speziellen Anzeigeeinheit 400.

209822/0719 bad original

ί: rf.

Die Behandlungseinheit 100 ist genau die gleiche wie die entsprechende Einheit der Fig. 4 mit den Schaltern SW-2 und SW-4,. die in den Trennabständen hl und h2 für die Teile 101 und 102 arbeiten.

Die Abgleicheinheit 200 ist auf der anderen Seite genau die gleiche wie die der Fig. 3, wobei der Servo verstärker 202 über ein Relais RL arbeitet, das seinerseits vom Schalter SW-2 der Behandlungseinheit 100 gesteuert wird. Das Relais wirkt auf zwei Stück Über- ^ mittlungskontakte rl-1 und rl-2 in der Abgleicheinheit 200. Jedes Stück der Kontakte hat eine normalerweise geschlossene Stellung "A", durch einen Querstrich angedeutet, und eine normalerweise offene Stellung ¹¹B", die durch ein "X" angedeutet ist.

Die Meßeinheit 300 der Fig. 5 ist die gleiche wie die Meßeinheit der Fig. 3 unter Fortfall der Stromtoreinheit 310. Anstelle eines Stromtors zur Abgabe der gewünschten Anzeige enthält die Ausführung nach Fig. 5 eine Anzeige-Einheit 400, die einen Servomotor m 401 und ein Anzeigegerät 403 umfaßt. Der Anzeiger 403 wird vom Servomotor 401 gesteuert, der seinerseits den Schleifkontakt eines Potentiometers 405 verstellt.

Die Ausführungsform der Fig. 5 besorgt die Abgleichung während der Behandlung, wenn die Kapazitäts-Meßzelle der Behandlungseinheit 100 mit einem Ballen Papierfaser besetzt ist. Die Ab-

209852/0719 ^

ORiGlMAL

gleichung findet bis zum Trennabstand hl statt, wie in Fig. 5 gezeigt und eine nachfolgende Messung der Kapazität findet statt, wenn der Trennabstand h2 ist.

Zu Beginn jedes Behandlungsspiels sind die Schalter SW-2 und SW-4 der Behandlungs einheit 100 in ihrer unbestätigten Normalstellung. Die Übermittlungskontakte des Relais RL sind in Stellung "A". Die Eingänge des Servo verstärke rs 202 sind der Detektorausgang aus der Ausgangseinheit 305 und die Spannung aus der Bezugs stromquelle 201 durch Stellung ¹¹A¹¹ der Relaiskontakte rl-2. Der Schalter SW-I ist wegen der Aufwärtsstellung der Meßplatte 102 offen; dies hält den Schalter 203-1 offen und hält den Strom vom Servomotorverstärker 202 fern.

Wenn die Meßplatte 102 abwärts startet, schließt Schalter SW-I und es gelangt Strom zum Servomotor 204 durch die Stellung A des Übermittlungsschalters rl-1. Der Servomotor verstellt Kondensator 205, um die Ausgangs spannung aus 305 derjenigen Bezugsquelle 201 anzugleichen. In der Stellung hl wird der Schalter SW-2 betätigt und schaltet Relais RL ein. Dies schaltet den Verstärker 202 vom Servomotor 204 der Abgleicheinheit auf Servomotor 401 der Anzeigeeinheit um und läßt den Regler 205 in solcher Stellung stehen, daß die Spannung an der Ausgangs-Einheit 305 im Augenblick der Schaltung gleich der Spannung der Bezugsquelle 201 ist. Das Relais RL verbindet auch den Eingang des Servo Verstärkers 202 von der

209822/0719

BAD ORIGlNAi

Bezugsquelle 201 zur Spannung des Potentiometers 405. Das letztere ist am Anzeigegerät 403 montiert und nimmt eine vom Servomotor 401 bestimmte Stellung an.

Wenn die Platte 102 sich weiter abwärts bewegt, stellt sich das Anzeigegerät 403 so, daß die Spannung am Potentiometer 405 gleich der Spannung an der Ausgangseinheit 305 ist. Das Anzeigegerät hat die übliche Bauart. Wenn sich die Platte 102 weiter abwärts bewegt, so daß Schalter SW-4 betätigt wird, setzt Schalter 402 den Servomotor 401 still und das Anzeigegerät stopt. Ein μ anderer (nicht gezeigter) Schalter kann verwendet werden, um einen Digitaldrucker des Ausgangs auf Papierband zu betätigen.

Der Ausschlag des Anzeigegeräts ist der Kapazitätsänderung zwischen hl und h2 wie er durch Gleichung (4) gegeben wird, proportional, was seinerseits dem Feuchtigkeitsgehalt proportional ist.

Andere Anpassungen und Abwandlungen der Erfindung werden M

dem Fachmann klar sein.

209877/0719 _.---<

BAD OFHGlNAL

Claims (39)

HO PATENTANSPRÜCHE

1. j Apparatur bestehend aus Einrichtungen zur Behandlung von Materialien, und Meßeinrichtungen, die in die Behandlungsvorrichtungen integriert sind, um ein elektrisches Feld im erwähnten Material einzurichten und Vorrichtungen, die mit der Meßeinrichtung gekuppelt sind, um eine Messung einer Eigenschaft des Materials während des Behandlungslaufs zu erhalten, wodurch eine gleichzeitige Behandlung und eine Messung einer seiner Eigenschaften erfolgt.

2. Apparatur nach Anspruch 1, wonach die Behandlungseinrichtung Vorrichtungen ztir Betätigung der Meßeinrichtungen während des Laufs der Behandlung enthält.

3. Apparatur nach Anspruch 2, wonach die Behandlung cyclisch erfolgt und die Steuereinrichtungen Mittel zur Betätigung der Meßeinrichtungen für einen begrenzten und vorbestimmten Zeitabschnitt enthalten, der kleiner als die Dauer eines Behandlungs spiels ist.

4. Apparatur nach Anspruch 3 wonach die Betätigungsvorrichtungen Mittel zur Einschaltung der Meßeinrichtungen für eine Mehrzahl verschiedener und vorbestimmter Zeitintervalle enthalten, die zusammen kleiner sind, als die Dauer eines Behandlungsspiels.

209822/0719 BAD original

5. Apparatur nach Anspruch 1, wonach die Meßeinrichtungen Vorrichtungen zur Erzeugung eines Signals enthalten, dessen Frequenz von der Prüfeinrichtung kontrolliert wird.

6. Apparatur nach Anspruch 5, wonach die Meßeinrichtung Vorrichtungen zur Zählung der Schwingungen des erzeugten Signals enthält, wodurch der aufgelaufene Zählwert ein Maß der erwähnten Eigenschaften ist.

7. Apparatur nach Anspruch 6, wonach die Zähleinrichtung Mittel zur zunehmenden Zählung der Schwingungen während des ersten Zeitintervalls und zur abnehmenden Zählung der Schwingungen eines Signals während eines zweiten nachfolgenden Zeitintervalls enthält, wodurch der Nettozählwert ein Maß für die Änderung des Zustande der Prüfeinrichtung en während der Behandlung ist.

8. Apparatur nach Anspruch 1, wonach die Meßvorrichtung Λ eine Gleichgewichts stellung hat, die mit der Ruhelage der Behandlungsvorrichtung verknüpft ist und ferner Vorrichtungen enthält, die die Prüfeinrichtung mit der Meßeinrichtung kuppeln um die Gleichgewichtseinstellung der Meßeinrichtungen aufrecht zu erhalten.

9. Apparatur nach Anspruch 1, wonach die Prüfeinrichtung eine integriert eingebaute Kapazitätsmeßzelle innerhalb der Behandlungsvorrichtung enthält und daß die Meßeinrichtung Vorrichtungen

209822/0719

BAD ORIGINAL

η*.

zum Messen der Kapazität der Meß zelle während des Laufs der Behandlung enthält.

10. Apparatur nach Anspruch 9, wonach die erwähnte Meßeinrichtung einen ersten mit der Behandlungsvorrichtung verbundenen Oscillator enthält und einen variablen Frequenz-Ausgang hat, der vom Inhalt der Testzelle bestimmt wird, sowie einen zweiten Oscillator mit einem festen Frequenzauslaß, ferner Vorrichtungen, die mit dem ersten und dem zweiten Oscillator verbunden sind, um vom festen und vom variablen Frequenz-Ausgang ein Differenz-Signal abzuleiten, weiterhin einem Anzeigegerät, und Vorrichtungen, um die Differenzkomponente der Frequenz über ein Stromtor dem Anzeigegerät zuzuleiten, wodurch die Anzeige des Anzeigegeräts ein Maß für Kapazitätsänderungen der Meßzelle sind, die deren Inhalt zuzuschreiben ist.

11. Apparatur nach Anspruch 10, wonach der erwähnte Anzeiger einen Zähler enthält und das Stromtor Vorrichtungen umfaßt, die von der B ehandlungs einrichtung gesteuert werden und den Zähler in Tätigkeit setzen, um die erwähnte Differenzkomponente für ein vorbestimmtes Zeitintervall zu messen.

12. Apparatur nach Anspruch 11, wonach die Behandlung cyclisch erfolgt und die Meß vor richtung eine Gleichgewichtseinstellung hat, die mit dem Beginn jedes Spiels verbunden ist und ferner Mittel enthält, um einen stetigen Ausgang aus dem Signal der Frequenz-

209822/0719 bad original

differenz abzuleiten, sowie Vorrichtungen, die für den erwähnten stetigen Ausgang verantwortlich sind, um die Gleichgewichts einstellung der Meßeinrichtung zu Beginn jedes Arbeitsspiels zu justieren.

13. Apparatur nach Anspruch 12, wonach die Abgleichvorrichtung einen variablen Kondensator enthält, der parallel zur erwähnten Kapazitätsmeßzelle geschaltet ist und sich außerhalb derselben

befindet, ferner eine Bezugsquellen-Ausgang, einen Servomotor, der it

zugleich die stetige Abgabe der Meßeinrichtung und die Abgabe der Bezugsquelle empfängt, um den variablen Kondensator abzustimmen, bis die erwähnte Gleichgewichts einstellung erreicht ist.

14. Apparatur nach Anspruch 9, wonach die Meßeinrichtung einen Oscillator enthält, der mit der Behandlungseinrichtung verbunden ist und ein Signal variabler Frequenz erzeugt, das vom Inhalt der Meßzelle bestimmt wird, (ferner) ein Anzeigegerät und eine

Einrichtung zum Anschließen des Ausgangs des Oscillators über ein ^

Stromtor an das Anzeigegerät, wodurch die Anzeige des Anzeigegeräts ein Maß für eine Eigenschaft des Inhalts der Meßzelle wird.

15. Apparatur nach Anspruch 9, zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes der darin behandelten Werkstoffe, in der die Meßeinrichtung einen Oscillator enthält, der mit der Behandlungs einrichtung verbunden ist und ein Signal variabler Frequenz erzeugt, das vom

209822/0719

Inhalt der erwähnten Meßzelle bestimmt wird, (ferner) einen Auf- und Abwärtszähler einschließlich Vorrichtung zum Reversieren der Zählung, weiter Vorrichtungen zum Anschluß des Oscülatorausgangs an den Zähler über ein Stromtor für unterschiedliche erste und zweite Zeitintervalle, wobei die Behandlungsvorrichtung Einrichtungen enthält, um das Stromtor nacheinander für das erste Zeitintervall zu betätigen, (danach) die Reversiervorrichtung zu betätigen und das Stromtor für das zweite Zeitintervall zu betätigen, wonach der restliche Zähl wert auf dem Zähler den Feuchtigkeitsgehalt des in der Meßzelle enthaltenen Materials anzeigt.

16. Behandlungs einheit bestehend aus einer Behandlungseinrichtung, die ein erstes Teil einer Kapazitäts-Meßzelle und ein erstes Arbeitsteil der Behandlungs einheit sowie ein erstes Arbeitsteil der Behandlungs einheit bildet, (ferner) ein weiteres Behandlungsteil, das ein zweites Teil der erwähnten Kapazitätsmeßzelle und ein zweites Arbeitsteil der Behandlungs einheit bildet und (schließlich) Vorrichtungen zur Betätigung der Behandlungsteile in Bezug aufeinander während des Behandlungsvorgangs.

17. Apparatur nach Anspruch 16, wonach eines der Behandlungsteile ein stationäres Glied enthält, das eine erste Elektrode der erwähnten Kapazitätsrneßzelle bildet, (sowie) ein Unterteil der Behandlungseinheit und daß das andere Behandlungsteil ein bewegliches Teil enthält/ das eine zweite Elektrode der erwähnten Kapazitätsmeß-

209822/0719 ^ <

BAD ORIGINAL

zelle bildet und ein Korapressionsteil der Behandlungseiriheit (enthält) und daß die B etätigungs einrichtungen Mittel zum Versetzen des beweglichen Teils in Bezug auf das Unterteil enthält.

18. Apparatur nach Anspruch 16, die ferner Vorrichtungen zur Verbindung einer Meßeinheit mit der erwähnten Meßzelle enthält, sowie Vorrichtungen zur Betätigung der Meßeinheit als Antwort auf vorgeschriebene Bewegungen der Behandlungsteile.

19. Apparatur nach Anspruch 17, die ferner Vorrichtungen enthält, die mit der erwähnten Behandlungseinheit verbunden sind, um die Kapazität der Meßzelle zu messen, sowie Einrichtungen zur Betätigung der Meß vor richtung als Reaktion auf vorgeschriebene Verstellungen des erwähnten beweglichen Teils in Bezug auf das erwähnte Unterteil.

20. Apparatur nach Anspruch 19, wonach die Betätigungseinrichtungen einen Schaltarm enthalten, der an dem beweglichen Teil befestigt ist und bis in die Nähe des Unterteils reicht, sowie wenigstens einen an dem Unterteil befestigten und mit der Meßeinrichtung verbundenen Schalter, der von dem Schaltarm als Ergebnis der Verstellung des beweglichen Teils in Bezug auf das erwähnte Unterteil betätigt wird, wodurch die Betätigung des Schalters die Meßeinrichtung veranlaßt, die Kapazität der Meßzelle in einem vorgeschriebenen Abstand ihrer Elektroden während der Verstellung des erwähnten beweglichen Teils

in Bezug auf das Unterteil zu messen.

BAD ORIGINAL 209822/0719

21. Meßeinheit, bestehend aus einem Oscillator variabler Frequenz, der an eine Prüfeinheit angeschlossen und in der Frequenz nach dem Inhalt derselben kontrolliert wird, (ferner) einem Zähler und Vorrichtungen den Oscillator über ein Stromtor mit dem Zähler für ein vorgeschriebenes Zeitintervall zu verbinden, (weiterhin) Vorrichtungen, die so angepaßt sind, daß sie auf die Meßeinheit mit Betätigung des Stromtors reagieren, wodurch der aufgelaufene Zählwert des Zählers ein Maß für den Inhalt der Meßeinheit wird.

22. Apparatur nach Anspruch 21, wonach der erwähnte Zähler reversibel ist und das Stromtor Vorrichtungen umfaßt, um

1. den Oscillator über ein Stromtor mit dem Zähler für ein erstes vorgeschriebenes Zeitintervall bei leerer Testzelle zu verbinden, und

2. den Oscillator über ein Stromtor mit dem Zähler für ein zweites vorgeschriebenes Zeitintervall wenn die Prüfeinheit mit dem zu prüfenden Material besetzt ist,

und daß ferner die Betätigungseinrichtungen Vorrichtungen enthalten, um den Zähler zu reversieren nachdem der Oscillator über ein Stromtor für den ersten vorgeschriebenen Zeitabschnitt verbunden ist, sodaß der Differentialwert des Zählers ein Maß für eine ausgewählte Eigenschaft des in Prüfung befindlichen Materials ist.

ORIGINAL

209822/0719

23. Apparatur zur Bestimmung einer elektrisch meßbaren, ausgewählten Materialeigenschaft, bestehend aus Vorrichtungen zur Einrichtung eines elektrischen Feldes darin, wobei die einrichtende Vorrichtung Teile enthält, die relativ zueinander verschiebbar sind; ferner mit Meßeinrichtungen, die mit den felderrichtenden Vorrichtungen gekuppelt sind, um ein Maß der erwähnten Eigenschaft anzuzeigen und mit Vorrichtungen, die bei einer vorbestimmten relativen Verschiebung der erwähnten Teile zueinander reagieren und die Meßeinrichtung betätigen, um dadurch eine Meßanzeige hervorzurufen.

24. Apparatur nach Anspruch 23, wonach die besagten Meßvorrichtungen eine Quelle für Signale variabler Frequenz und Vorrichtungen enthalten^ um die (feld)errichtenden Einrichtungen mit der Meßeinrichtung zu kuppeln, um die Frequenz der steuerbaren Signalfrequenzen zu kontrollieren.

25. Apparatur nach Anspruch 24, wonach die erwähnte Quelle

cyclische Signale erzeugt und die erwähnten Meßeinrichtungen weiterhin M

Vorrichtungen zur Schwingungszählung dieser Signale enthalten, sowie Einrichtungen, um die von der erwähnten Quelle erzeugten Signale über ein Stromtor einer Zähleinrichtung zuzuleiten, um einen Zählwert für ein Zeitintervall auflaufen zu lassen, während welchem die Änderung in der relativen Verschiebung der erwähnten Teile im Vergleich zu der vorbestimmten Relatiwerschiebung vernachlässigbar ist.

209822/0719

BAD ORIGINAL

26. Apparatur nach Anspruch 25, wonach die Zähleinrichtung Vorrichtungen zum Auflaufenlassen einer wachsenden Zählung und einer sinkenden Zählung enthält und daß Vorrichtungen enthalten sind, um die erwähnten S-ignale über ein Stromtor der Zähleinrichtung zuzuführen, um einen in einer Richtung während eines ersten Zeitintervalls bei einer ersten Verschiebung der (Meß)-Platten auflaufenden Zählwert zu erhalten, der sich in entgegengesetzter Richtung während eines zweiten Zeitintervalls bei einer zweiten relativen und im Verhältnis zur ersten nur schwachen Verschiebung ändert und wobei die Änderungen in den diesbezüglichen relativen Verschiebungen für die beiden Zeitintervalle im Vergleich zu den damit verknüpften (Gesamt)Verschiebungen vernachlässigbar klein sind.

27. Apparatur nach Anspruch 24 zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von Materialien, worin die Teile der Behandlung des Materials dienen und eine kapazitive Meßzelle bilden, bei der das Material als Dielektrikum dient und bei der die Verschiebung der Behandlungsteile relativ zueinander die Kapazität der Meßzelle steuert, wobei ferner eine Quelle cyclische Signale einer von der Kapazität der Meßzelle gesteuerten Frequenz erzeugt und die Meßeinrichtungen weiterhin Vorrichtungen zum Zählen der Schwingungen der Signale enthalten, um ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt des erwähnten Materials zu erhalten, ferner Vorrichtungen, um die erzeugten Schwingungen über ein Stromtor der Zähleinrichtung für ein Zeitintervall zuzuführen, während welchem die Verschiebung der Behandlungs-

2 0 9 8 7 2 / 0 7 1 9 ^6AD

teile und der Wechsel der Meßzellen-Kapazität vernachlässigbar ist im Vergleich zur vorbestimmten Verschiebung und der Kapazität der Meßzelle dabei, sodaß die während dieser Zeitspanne gezählten Schwingungen ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt der Materialien sind.

28. Apparatur nach Anspruch 27, wonach die erwähnten Behandkingsteile planare Flächen haben und die erwähnten Materialien ^ dazwischen und von der Peripherie fort eingesetzt werden.

29. Apparatur nach Anspruch 28, wonach eines der Behandlungsteile eine davon isolierte planare Elektrode und mit kleinerer Oberfläche enthält.

30. Apparatur, die aus Teilen gebildete Vorrichtungen zur

Aufnahme von Prüfmaterialien enthält, (ferner) Vorrichtungen, die . ^r

mit der Aufnahmeeinrichtung gekuppelt sind, um ein elektrisches ^

Feld in den Materialien zu errichten, um mit den f eider richtenden Vorrichtungen ein bleibendes Maß einer ausgewählten Materialeigenschaft bei einem.Wechsel in der physischen Stellung der aufnehmenden Vorrichtung zu erhalten.

31. Apparatur nach Anspruch 30, wonach die aufnehmenden Teile aus relativ (zueinander) verschieblichen Teilen bestehen und

■■* .. _ ^ BAD ORIGINAL

die Vorrichtungen zum Erhalt eines Maßes des Materials Mitte zum Erhalt desselben während der R elatiwer Schiebung der Teile umfassen,

32. Apparatur nach Anspruch 30, wonach die aufnehmenden Vorrichtungen die Einrichtung zur Behandlung der Materialien enthalten und die Einrichtungen zum Erhalt einer Meß (Eigenschaft) die Einrichtung zum Erhalt dieses Maßes während der Behandlungsdauer enthalten, sodaß gleichzeitig eine Behandlung des Materials und die Messung einer seiner Eigenschaften erfolgt.

33. Apparatur nach Anspruch 30, wonach die aufnehmende Vorrichtung eine Kapazitäts-Meßzelle enthält, die relativ zueinander verstellbare Platten enthält und die messenden Vorrichtungen eine Einrichtung zur Messung der Kapazität der Meßzelle für einen ersten vorbestimmten Trennabstand der erwähnten Platten mit einem dielektrischen Medium dazwischen, das durch eine erste Dielektrizitätskonstante gekennzeichnet ist, (ferner) Vorrichtungen zum Erhalt ■ eines Kapazitätswertes der erwähnten Meßzelle für einen zweiten vorbestimmten Trennabstand der Platten mit dem Prüfmaterial dazwischen, das durch eine zweite Dielektrizitätskonstante gekennzeichnet ist, (sowie) Vorrichtungen zum Registrieren eines diesbezüglichen Restwertes der aus den Messungen für den ersten und zweiten Trennabstand der Platten, womit die Restanzeige ein Maß einer ausgewählten Eigenschaft des Prüfmaterials ist.

209822/0719

fij !. ■

34. Verfahren zur Bestimmung einer ausgewählten Materialeigenschaft, bestehend aus den Arbeitsgängeri

1. des Einsatzes der Materialien zwischen zwei Bauteile, die durch Kompression gegeneinander verschiebbar sind

2. des Abgleichens einer Meßeinheit, die die erwähnten Bauteile als Kapazitätsmeßzelle verwendet, wenn die Bauteile durch einen ersten Abstand getrennt sind,

3. der Betätigung der Meßeinheit, wenn die Materialien durch

die Behandlungsteile auf einen zweiten Trennung s ab stand der- ~

selben komprimiert sind.

35. Verfahren nach Anspruch 34, wonach die Meßeinheit abgeglichen wird, bevor die Materialien zwischen die Behandlungsteile gebracht werden.

36. Verfahren nach Anspruch 34, wonach die Meßeinheit abgeglichen wird, wenn die Materialien durch die Behandlungsteile M komprimiert bis auf einen ersten Trennabstand derselben.

37. Verfahren zur Bestimmung einer ausgewählten Eigenschaft eines zu prüfenden Materials, bestehend aus den Arbeitsgängen:

1. des Erhalts eines Meßwerts der Kapazität einer Meßzelle,¹ -¹' wenn deren Platten in einem ersten relativen Trennabstaiid⁵ sind,

209827/0719

2. des Erhalts eines Kapazitätsmeßwertes der Meßzelle, wenn deren Platten in einem zweiten relativen Trennabstand mit dem Prüfmaterial dazwischen sind und

3. der Aufzeichnung einer relativen Anzeige der diesbezüglichen Kapazitätsmessungen für den ersten und zweiten relativen Trennabstand der Platten.

wodurch die aufgezeichnete Anzeige ein Maß für die gewählte Eigenschaft ist.

38. Verfahren nach Anspruch 37, wonach der Arbeitsgang der

Aufzeichnung der relativen Anzeige (folgendes) umfaßt:

Abgleichung gemäß dem Kapazitätswert, der mit leerer Testzelle erhalten wird, wenn ihre Platten in einem ersten relativen Trennabstand stehen, (nämlich) der Vorrichtung, durch welche die relative Anzeige registriert wird,

und Zuwachs der Registrierung durch die abgeglichene Vorrichtung bezüglich der ersterwähnten Kapazitätsmessung, den man erhält, wenn die Meßzelle vom Prüfmaterial besetzt ist und ihre Platten in einem zweiten relativen Trennabstand stehen,

womit die Aufzeichnung des Zuwachses ein Maß für die ausgewählte Eigenschaft ist.

209822/0719

39. Verfahren nach Anspruch 37, wonach die Arbeitsgänge

der Registrierung der relativen Anzeige die Registrierung eines ersten Zählwerts umfassen, der dem Kapazitätswert entspricht, den man mit der Meßzelle erhält, wenn ihre Platten in einem ersten relativen Trennabstand stehen, und darauf der Differential-Aufzeichnung einer zweiten Zählung in Bezug auf die erste Zählung, die dem Kapazitätswert entspricht, Wenn die Meßzelle von Prüfmaterial besetzt ist und ihre Platten sich in dem erwähnten zweiten relativen Trennabstand befinden, womit der registrierte Rest-Zählwert ein Maß der gewählten Eigenschaft ist. ™

2QM22/Q719