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Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes von
körnigen oder rieselfähigen Schüttgütern Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren und die dazu notwendige Vorrichtung zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes
in körnigen oder riese'fähigen Schüttgütern unter Anwendung an sich bekannter Meßmethoden.
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Zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von irgend welchen Gütern
gibt es bekanntlich verschiedene Meßverfahren, die z.B. auf Messungen der Leitfähigkeit,
auf Kapazitäts-oder dielektrische Messungen , auf Kernstrahlungs- oder Neutronenmessungen,
auf Mikrowellen- oder Lichtwellenmessungen, auf elektrostatische Messungen u.dgl.
beruhen.
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Alle Messungen sind grundsätzlich abhängig von den physikalischen
und elektrischen Eigenschaften des jeweils zu messenden Gutes. Die Feuchtigkeit
wird mittelbar gemessen und ist infolgedessen nicht ausschließlich abhängig von
dem Wassergehalt des zu messenden Gutes, denn die Messungen werden auch mehr oder
weniger beeinflußt von anderen Stoffeigenschaften desselben sowie von spistigen
äusseren Einflüssen. Solche Störfaktoren sind z. B. die Temperatur und der Druck
sowie die Dichte oder das Flächengewicht, die Homogenität, die Faserrichtungs die
Korngrößen und die elektrolytischen Eigenschaften des Jeweils zu messenden Gutes,
Bei
der praktischen Durchführung der Messungen müssen also durch entsprechende Meßbedingungen
die verschiedenen Stoffeigenschaften und deren Änderungen berücksichtigt werden,
und es sind nach Möglichkeit solche Meßverfahren zu wählen, bei denen auch groß.
Schwankungseigen-Schaften den geringsten Einfluß auf die Meßergebnisse haben.
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Die am häufigsten durchgeführte Brmittlung der elektrischen Leitfähigkeit
des zu messenden Gutes ist praktisch eine Isolationsmessung, die bekanatlich umso
schwieriger und ungenauer wird, je geringer die Feuchtigkeitswerte sind0 Außerdem
ist die Leitfähigkeit abhängig vun Temperatureinfltissen sowie von elektrolytischen
Eigenschaften und elektrostatischen Aufladungen des zu messenden Gutes.
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Die Einwirkungen derartiger Störgrößen können unter gewissen Bedingungen
durch Kapazitätsmessungen oder dielektrische Messungen gemildert werden, durch die
Dibekanntlich infolge der Änderungen der ;DIektrizitätskonstanten eines Gutes ,
hervorgerufen durch deasen Wassergehalt, der Fe htigkeitsgrad mittelbar bestimmt
werden kann. Solche Messungen werden jedoch umso ungenauer, Je höher der Feuchtigkeitswert
des Gutes ist. Auch ist das dielektrische Meßverfahren abhängig von der Dichte und
dem Volumen des Meßgutes. Die Temperatur ist von geringerem Einfluß.
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Um nun auch bei hohen Schwankungen des Wssßergehaltes und trotz der
verechiedenen Störgrößen und Abweichungen nach Möglichkeit genauere Meßergebnisse
zu erhalten,
ist es verschiedentlich bekannt, die eingangs erwähnten
Meßverfahren irgendwie zu verbessern oder miteinander zu verbinden.
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So werden z.B. Leitwerte mittels zwei verschieden großen Frequenzen
gemessen und hieraus der Feuchtigkeitsgehalt als Verhältnisfaktor angegeben. Bei
einer Blektronenröhrenschaltung sollen über Rollenelektroden die statischen Elektrizitäts-
oder die Leitfähigkeits- oder die Dielektrizitätskonstanten den Anodenstrom der
Meßröhre als Meßgröße für den Feuchtigkeitsgehalt beeinflussen.
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Dies hat jedoch wesentliche Nachteile. So wird z.B. bei elektrostatischer
Aufladung und geringem Feuchtigkeitsgehalt der Anodenstrom viel zu stark gedrosselt,
während bei höheren Feuchtigkeitswerten die Leitfähigkeit des Meßgutes zu groß wird,
so daß der volle Anodenstrom Messungen unmöglich macht. Eine klare Deutung auch
bei gleichzeitiger Anwendung der erwähnten Meßverfahren ist daher äußerst schwierig,
so daß die Meßergebnisse nicht einwandfrei genug sein können.
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Bei weiteren Meßverfahren werden durch Strahlenmeßge -@ räte das
spezifische Gewicht oder durch mechanische Wägungen die Dichte des zu messenden
Gutes ermittelt und getrennt hiervon durch dielektrische Messungen der Feuchtigkeitsgehalt
gemessen. Mittels eines im Schwingkreis eines Oszillators liegenden Meßbehälters
lassen eich ebenfalls die Änderungen der Dielektrizitätskonstanten feststellen,
wobei Frequenzänderungen als MeßgröBe angezeigt werden. Alle bekannten meßmethoden
bind jedoch umst&ndlich und aufwendig sowie schwierig in ihrer Anwendung und
nicht allgemein verwendbar,
weil immer wieder die einen oder anderen
StörgröLen vorherrscfiend sind und nicht eindeutig oder einwandfrei genug asfgeglichen
werden könne. Eine einigermaßen genaue und gleich gut pleibende Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes
über weitere Feuchtigkeitsbereiche ist womit nicht gewirr leistet, Gegenüber den
bekannten Verfahren und deren Anwendungen werden nun oei dem Verfahren nach der
Erfindung Leitwertmessungen und dielektrische Messungen gleichzeitig das und in.
gleichen/Schüttgut durchdringenden Meßfelderbereich durchgeführt, wobei aus den
erhaltenen Ujefwerten in einem Mischteil ein zur Anzeige gelangender Verhältniswert
geoildet wird. Die Leitwert-Elektroden und die dielektrischen Elektroden werden
hinsichtlich ihrer Große, ihrer Anzahl, ihrer Anordnung und inres Abstandes zueinander
und voneinander und unter berücksichtigung der verschiederien Störfaktoren und Eigenschaften
des jeweils zu messenden Schüttgutes georetrisch einander so zugeordnet, daß in
dem Mischteil der für eine genaue Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes optimal günstigste
Verhältniswert erhalten wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels des genannten Verfahrens
unabhangig von dem Wassergehalt des zu messenden Schüttgutes eine stets gleich gute
und genau bleibende Ermittlung des prozentualen Feuchtigkeitseines Schüttgutes wertesVzu
gewährleisten, wobei die Grundeigenschaften des jeweils zu messenden Gutes, z.D.
hinsichtlich Dichte, Homogenität , Korngröe, elektrolytischer Wirkungen sowie Störfaktoren,
wie z. B. Druck und Temperatur, in dem Mischteil weitgehend ausgeschaltet werden
und der sich durch entsprechende
Einstellung und Mischung der messungen
ergebende Verhältniswert einwandfrei ist und eine optimale Genauigkeit errlalter.
wird.
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Die Vorrichtung oder das Gerät zur Durchführung des Meßverfahrens
nach der Erfindung ist so ausgeführt, daß die verschiedehen Elektroden zu einer
geschlossenen Baueinheit zusa@@engefasst sind. Damit ist ihre geometrische Zuofahung
zueinander gewährleistet. Die meßfelder werden durch entsprechende Bemessung der
Leitwert-Elektroden und ihres wailbaren Abstandes zueinander sowie @@@ durch die
hiervon isolierten dielektrsischen Elektroden, die hinsichtlich ihrer Zahl, Form,
Große und Anordnung zueinander und zu den Leitwert-Elektroden gleichfalls wählbar
sind, in vorpestimmter Weise beeinflußt.
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Der @@@ teil der dielektrischen Messungen oder der tvlessungen der
Leitfähigkeit ist ohne weiteres jeweils leicht feststellbar und den jeweiligen Meßgutbedingungen
ohne Schwierigkeiten anzupassen. Dadurch ist es mGglich, die Wirkungen der Mefßfelder
der verschiedenen Elektroden je nach Bedarf so zu ändern, das entweder die einen
oder die anderen gleichzeitig erfolgenden Messungen vorwiegen oder nur anteilmassig
korrigierend wirken oder beide gleichwertig sind. Der Verhaltniswert richtet sich
somit nch den jeweiligen Eigenschaften des zu messenden Gutes und nach dessen Feucijtigkeitzgehalt
an sich, der beispielsweise in den meisten Fällen im wèsentlichen nur verh@lthismässig
hoch oder nur vernältnismässig ering ist. Zu berücksichtigende Störgrößen sind meistens
ebenfalls bekanntund köhnen iii dem Miachteil in für die Praxis einwandfreier Weise
ausgsschaltet
oder ausgeglichen werden0 Weitere Einzelheiten des Meßverfahrens nach der Erfindung
sowie die Sinzelheiten der geräteartigen Vorrichtung zur Durcnführ ng dieses Verfahrens
sind den auf der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Hirbei zeigen Fig. 1 die Ansicht eines stabförmigen Ger&tes, Fig. 2 den Querschnitt
nach Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 die Ansicht eines weiteren Gerätes in abgeänderter
Ausführung, Fig. 4 die rückwärtige Stirhansicht des Gerätes nach Fi.g3, Fig. 5 das
Prinzip-Schaltbild des Verfarirens nach der Erfindung.
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In dem rein funktionsmäßig angedeuteten Schaltbild nach Fig. 5 sind
die Elektroden zur Bestimmung des Leitwertes mit 1 und die Elektroden zur Bestimmung
der Dielektrizitätskonstanten mit 2 bezeichnet. Zn der Spannungsversorgung 3 werden
die zur Durchführung der Leitwertmessungen erforderlichen Elektrodenspannungen erzeugt.
Das gleiche ist auch bezüglich der Spannungsversorgungzur Durchführung der dielektrischen
Messungen der Fall. Hierzu können Oszillatoren oder Multivibratoren oder entsprechende
Gleichstromgeber od.dgl. einschliesslich der dazu erforderlichen Schaltungen verwendet
werden.
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In einem anschließenden mischteil 5 werden die aber die Elektroden
erhaltenen messungen mittels entsprocnender Schltungen anleilmäßig zu dem günstigsten
Verhältnisw rt Zusaii.fiFitJfLi1r t . Hirzu kö.niii BrLktjtciI tngen odr Transformatorenschaltungen
oder Potentiomoterschaltungen
ver@eniet werden. Dasei werden auch
bie verschiedenen Stör, ak@oren und sonstige Einflässe berücksichtigt, weil sie
sereits weiter oben im einzelnen dargelegt worden sind.
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Die in dem Hischteil 5 erhaltehen Meßwerte werden in einem Verstärker
6 verstärkt und einem Meßgerät 7 z@ge@@hrt. Der Verstärker 6 kann ein Halbleiter-
oder Eöhren- oder Gleich- oder Weenselstromverstärker sein.
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Das Me@gerät 7 ist rit einer Skala versehen, die ar zweckmässigsten
auf übliche Weise die Feuchtigkeit unmittelbar in @@@zenten anzeigt. Die verschiedener
Baugruppen mit den Teilen 3 bis 6 sind vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Gehause
8 untergebracht. Ebenso sind die Elektroden 1 und 2 in einer besonderer geschlossaren
Daueinheit 9 zusanmengefasst, so daß beide Meßfelder im gleichen Eereiech liegen,
was für einwandfreie Meßergebnisse besonders wichtig ung ausschlaggebend ist. Die
Baueinheit 9 kann an das Gehäuse 8 angebaut sein.
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Bei den Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist das Gehäuse 8 stabförmig
(rund oder eckig), geht nach vorne in die Baueinheit 9 mit den Elektroden 1 und
2 über und endet in der Spitze 11. Der rückwärtige Teil 12 des Gehäuses 8 ist erforderlichenfalls
im Durchmesser etwas größer gehalten. In ihm sind die verschiedenen Teile 3 bis
6 mit ihren Schaltungen untergebracht. Eine Zuleitung 13 führt zu dem Meßgerät.
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In der Baueinheit 9 sind die Leitwert-F.lektroden 1 als scheiben-
oder ringförmige Elektroden in gewissem vorbestimmtem Abstand und durch die Isolierung
10 voneinander getre@nt untergebracht. Zwischen den beiden
Elektroden
1 befinden sich ebenfalls isoliert voneinander die dielektrischen Elektroden 2,
die stabförmig ausgebildet und am Umfang der Baueinheit 9 senkrecht zu den Elektroden
1 verlaufend angeordnet sind0 Die geometrische Anordnung, die Zahl, die Größe und
die Formgebung sowie die Oberfläche der Elektroden 2 richtet sich nach den @@@@@
jeweils gegebenen Verhältnissen und nach dem zu messenden Schüttgut. Die Meßfeldbereiche
der Elektroden 1 und 2 sind also je nach Bedarf vorbestimmbar auf die jeweils günstigsten
Meßwirkungen eungestellt.
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Das Beispiel nach Fig. 3 und 4 ist ebenso ausgeführt wie das Beispiel
nach Fig. 1 und 2, jedoch mit dem Unterschied, daß in dem rückwärtigen erweiterten
Teil 12 des Gehäuses 8 auch das Meßgerät 7 untergebracht ist und zwar z. B. in der
Stirnfläche des Gehäuses oder seitlich an demselben. Ausserdem können an dem Gehäuse
auch die zur Bedienung des Gerätes erforderlichen Schalter an geeigneten Stellen
angebracht sein.
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Das Gerät kann beispielsweise eine Länge von etwa 50 bis 50 cm und
mehr und einen Durchmesser von wenigen cm aufweisen und wird mit seinen Elektroden
in das zu messende Gut eingestochen, wobei der Einschalter auch so liegen kann,
daß er beim Einstechen das Gerät selbsttgtig einschaltet und beim Herausnehmen selbsttätig
wieder ausschaltet.