DE2623697A1

DE2623697A1 - Verfahren und vorrichtung zur feuchtemessung von flaechengebilden, insbesondere textilbahnen

Info

Publication number: DE2623697A1
Application number: DE19762623697
Authority: DE
Inventors: Ernst Loch
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1975-10-20
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1977-04-21
Also published as: CH600333A5; JPS5250788A; FR2328964A1; US4051719A; FR2328964B3

Description

Patentanwälte Z 2 O 4 O

Manitz, Finsterwald & Brämkow

München 22, Robert-Koch-Straße 1 2623697

³ H

Zellwtger Ust»r AG GH-8610 ürter / Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur Feuchtemessung von Flächengebilden, insbesondere Textilbahnen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feuchtemessung von Flächengebilden, insbesondere Textilbahnen.

Die bis heute bekannten Textilfeuchteregler mit einer Feuchtemessung nach dem Leitwert-Messprinzip können, insbesondere seit der Verwendung synthetischer Textilfasern, ihre Aufgabe nur noch mit Einschränkungen erfüllen. So erlaubt die übliche Eingangsschaltung, gebildet durch einen Spannungsteiler, der aus dem oft extrem hohen Durchgangswiderstand dei· zu messenden Textilbahn und einem begrenzt hochohmigen Festwiderstand zusammengesetzt ist bei Teilungsverhältnissen ab etwa 1 : 100 und IDO : 1 bereits keine praktisch brauchbare Signalauswertung mehr.

Die bei synthetischen Textilien üblichen Widerstandswerte

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bis etwa 10 Ohm führen nämlich zu Spannungsteilverhältnissen, welche noch um einige' Dekaden grosser sind als die angeführten Werte. Auch eine entsprechende Erhöhung des.Festwiderstandes des genannten Spannungsteilers ist in der Regel

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durch die begrenzten Isolationseigenschaften der dung koirmenden Isoliermaterialien und der Eingangswiderstände der erforderlichen Messverstärker kaum realisierbar.

Zu diesen Einschränkungen des Messbereiches kommen noch Störeinflüsse von Fremaspannungen, so z.B. durch die insbesondere bei Textilbahnen mit synthetischen Pasern auftretenden elektrostatischen Aufladungen, dann aber auch Brummeinstreuungen. Fehlerströme, verursacht durch solche Fremdspannurigen, sind oft von der gleichen G-rös s enan Ordnung oder sogar noch grosser als die bei trockenen, sjnat he tischen Textilien üblichen Hess—

ströme von einigen Pikoampere und verunmöglicheii demzufolge eine zuverlässige Kessung solcher Materialien.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Feuchtemessung γοη Plächengebilden, insbesondere Textilbahnen, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, durch -welche die Messzuverlässigkeit beeinträchtigenden Störeinflüsse vermieden oder zumindösten in ihrer Wirkung vermindert "werden.

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feuchtemessung von Flächengebilden, insbesondere Textilbahnen, -welches dadurch gekennzeichnet ist, dass elektrische Ladungen auf dem Prüfgut vor Einleitung des Messvorganges abgeleitet werden.

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Lie Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur -Ausführung des genannten Verfahrens, mit einer mit dem Prüfgut In Berührung stehenden Elektrodenanordnung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Elektrodenanordnung aussei· den Kesselektroden für die Feuchtemessung mindestens eine diesen Messelektröden benachbarte Entladungselektrode auf ν; ε ist.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert. Dabei zeigt:

Pig. 1 eine scheiaatische, nicht mass stäblich gezeichnete Vorrichtung zur Erläuterung des Arbeitsprinzips;

Fig. 2 eine G-estaltung einer Elektrodenanordnung;

Fig. 3 eine Abwicklung einer Elektrodenanordnung geitäes Fig. 2;

Fig. 4 eine -weitere Ausgestaltung der Elektrodenanordnung;

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Fig./ 5 einen Schnitt durch eine Vorrichtung geir/iss Fig. '2.

Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet. In allen Figuren sind sich entsprechende Teile mit gleichen Hinweiszeichen versehen.

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Fig. 1 zeigt zur Erläuterung des Arbeitsprinzips der Er- . findüng eine schematische, nicht massstäblich gezeichnete Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Das flächen- bzw. bandförmige Prüfgut 1 von der Dicke d, beispielsweise eine Textilbahn, durchläuft eine Elektrodenanordnung E und berührt dabei mit seiner einen Oberfläche eine mit Masse bzw. Erde verbundene erste Elektrode 2 - diese führt also "0"-Poterjtial - und mit seiner gegenüberliegenden Oberfläche berührt das Prüfgut 1 eine Reihe weiterer Elektroden 4, 5 und 6. Von diesen weiteren Elektroden ist der weiteren Elektrode 4 über eine Leitung 7 ein positives Potential, der weiteren Elektrode 5 über eine Leitung 9 vom Massepunkt 10 das "0"-Potential und der weiteren Elektrode 6 über eine Leitung 12 ein negatives Potential zugeführt.

Von der weiteren Elektrode 4 führt die Leitung 7 zu. einem ersten Eingang 8 einer Verstärkeranordnung V. Von der weiteren Elektrode 5 führt die Leitung 9"über den Masseanschluss 10 zu einem Mittelpunkt 11 der Verstärkeranordnung V. Von der weiteren Elektrode 6 führt eine Leitung 12 zu einem zweiten Eingang 13 der Verstärkeranordnung V.

Die Verstärkeranordnung V ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei gleichstrommässig in Serie geschaltete Teilverstärker V, und Vp aufweist. An eine"Klemme 14 wird der Verstärkeranordnung V eine positive Speisespannung, beispielsweise plus 100 Volt und an eine Klemme 15 eine negative Speisespannung, beispielsweise minus 100 Volt zugeführt.

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Beispielsweise kann die Verstärkeranordnung V wie in Pig. I dargestellt als Röhrenverstärker ausgeführt sein, es ist aber auch möglich, eine .Halbleiter - Verstärkerausführung zu wählen, vorzugsweise eine solche mit Feldeffekttransistor ene ingang. Selbstverständlich sind in diesem Falle in bekannter Weise geeignete Speisespannungen zu wählen.

Bei der Verstärkeranordnung V weist der Teilverstärker V, einen Gitterwiderstand 16, einen'Kathodenwiderstand 17, einen Anodenwiderstand 18 und einen zwischen Anode und Gitter der Verstärkerröhre 19 liegenden Gegenkopplungswiderstand 20 auf. In analoger Weise weist der Teilverstärker Vp einen Gitterwiderstand 21, einen Kathodenwiderstand 22, einen Anodenwiderstand 23 und einen' zwischen Anode und Gitter der Verstärkerröhre 24 liegenden Gegenkopplungswiderstand 25 auf.

Das Ausgangssignal des Teilverstärkers V, und das Ausgangssignal des Teilverstärkers Vp werden über je einen Widerstand 26 bzw. 27 einem Messorgan M zugeführt. Dem Hessorgan M wird somit die Summe beider Ausgangssignale zugeführt·. Das Messorgan M kann dabei auch mit einem Regelorgan kombiniert oder selbst als Regelorgan ausgebildet sein oder es kann der Verstärkeranordnung V eine an sich bekannte Regeleinrichtung nachgeschaltet sein, welche die Aufgabe hat, entsprechend dem von der Verstärkeranordnung V gelieferten Messwert Regelvorgänge zur Beeinflussung des Prüfgutes 1 zu steuern. .

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Infolge der an die Elektrodenanordnung E angelegten Potentiale "bilden sich im Prüf gut 1 elektrische Felder aus,- welche zwischen den einzelnen Elektroden fliessende Ströme zur Folge haben. Diese Ströme "bzw. durch sie verursachte Spannungsabfälle werden der Verstärkeranordnung Y zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Die Grosse der durch das Prüfgut 1 fliessenden Ströme hängt hauptsächlich von dessen Feuchtigkeitsgehalt ab, so dass die sich an der Elektrodenanordnung E ergebenden Ströme bzw. die daraus resultierenden Spannungsabfälle ein Mass für die Feuchte des Prüfgutes 1 darstellen. Bei relativ trockenen Prüfgut ist dieses sehr hochchmig und es ergeben sich zwischen den einzelnen Elektroden der Elektrodenanordnung E Widerstandswerte bis etv?a

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10 Ohm. Diese Hochohmigkeit des Prügutes verursacht nun insofern schwerwiegende Probleme für den Messvorgang als hierdurch den Messvorgang störende Störspannungen sehr leicht auftreten können. So treten auf dem Prüfgut 1, namentlich wenn es synthetische Fasern enthält oft elektrische Ladungen mit erheblicher Spannung auf. Zur Ableitung solcher störender Ladungen wäst nun die Elektrodenanordnung E gemäss Fig. 1 mindestens auf der Eintrittsseite des sich in Richtung des Pfeiles P relativ zur Elektrodenanordnung E bewegenden Prüfgutes 1 eine geerdete Entladeelektrode 5* auf. Dadurch wird erreicht, dass auf dem Prüfgut 1 liegende elektrische Ladungen von diesem abgeleitet werden bevor das Prüfgut in die Messzone, d.h. in den Bereich der weiteren Elektroden 4, 5 und 6 einläuft. Hierdurch werden die. ohne

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eine solche Entladeelektrode 5* sonst auftretenden, den Messvorgang beeinträchtigenden Fehlerströme -wirksam vermieden.

Wegen der Hochobmigkeit der Messanordnung besteht auch die Gefahr der Einstreuung von Brummspannungen durch in der l;ähe befindliche elektrische Installation. Es hat sich gezeigt, dass die Elektrode 5* auch beiträgt zur elektrostatischen Abschirmung der Messzone im Bereich der Elektroden 4 bis 6, insbesondere,wenn auch benachbart zur weiteren Elektrode 6 eine zusätzliche geerdete Entladeelektrode 3** angeordnet wird.

Durch die Messanordnung'gemäss Fig. 1 wird erreicht, dass die für die Feuchte des Prüfgutes 1 massgeblicheii Kesssignale sich bezüglich des Gleichstrcraflusses durch die Verstärkeranordnung V unterstützen und daher ein Ausgangssignal im Messorgan M erzeugen, während die genannten Störeinflüsse Messsignale ergeben, welche bezüglich ihrer Steuerwirkuiig auf den Stromfluss durch die Verstärkeranordnung V entgegengesetzt gerichtet sind und sich daher weitgehend aufheben.

Die Erfindung weist daher den entscheidenden Vorteil auf, dass sie gegen Störeinflüsse der genannten Art inmun ist und trotzdem eine für das praktisch sehr hochohmige Prüfgut ausreichende Messempfindlichkeit aufweist. Dieser Verteil wird dadurch erreicht, dass die Elektrodenanordnung E eine Gegentaktanordnung ist und die Verstärkeranordnung V in bezug auf die Messsignale von den weiteren Elektroden 4 und 6 addierend

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wirkt und somit die sich, in gleicher Richtung verändernden Nutzsignalkomponenten zur Anzeige gelangen, während die in entgegengesetzter Richtung wirkenden von Fremdspannungen abhängigen Störspannungen sich mindestens weitgehend aufheben. Durch die an den weiteren Elektroden 4, 5- und 6 liegenden Potentiale ergibt sich ein elektrisches Feld 28 zwischen der Elektrode 4 und der Elektrode 2, welches quer durch das Prüf-' gut 1 verläuft und ein elektrisches Feld 29 zwischen der Elektrode 2 und der Elektrode 6, welches ebenfalls quer durch das Prüfgut verläuft. Aufgrund der durch diese Felder verursachten Ströme entstehen an den Elektroden 4 und 6 Nutzsignale, welche ein Mass für.die Feuchtigkeit des Prüfgutes 1 sind. Diese Nutzsignale werden über die Leitung 7 bzw. 12 dem ersten Eingang 8 bzw. dem zweiten Eingang 13 der Verstarkeranordnung V zugeführt. Es ist leicht ersichtlich, dass zufolge der in der vorliegenden Messanordnung gewählten Polaritäten sich die Nutzsignale an den Elektroden 4 und 6 bezüglich des Gleichstromflusses durch die Verstärkeranordnung V unterstützen. Zufolge der an den Elektroden 4, 5 und 6 liegenden Potentiale bilden sich aber auch die elektrischen Felder 30 und 31 aus, welche in Längsrichtung des Prüfgutes 1 verlaufen. Es ist leicht ersichtlich, dass'auch durch diese Felder 30 und 31 Nutzsignale entstehen, welche sich zu den aufgrund der Felder 28 und 29 erzeugten Messsignale addieren. Bei einer Messanordnung nach Fig. 1 wird das Prüfgut 1 daher sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung gemessen. Dabei ist zu beachten, dass der sich in Richtung der Felder

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28 und 29 ergebende Leitwert dea Prüfgutes 1 mit zunehmender Dicke d abnimmt, dass jedoch der sich in Richtung der Felder 30 und 31 ergebende Leitwert des Prüfgutes 1 mit zunehmender Dicke d zunimmt. Durch Optimierung der Abmessungen der Elektrodenanordnung E ist es daher möglich, den Einfluss der Dicke d des Prüfgutes ,auf den von der Messanordnung schliesslich gelieferten Messwert mindestens in einem gewissen Bereich annähernd zu kompensieren. Auch dies ist ein "wesentlicher Vorteil der Erfindung.

Es sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ■ mögliich., welche anhand weiterer Figuren im folgenden er-' läuxert. werden.

Die Fig. 2 zeigt die Gestaltung der Elektrodenanordnung E'. In der Fig. 2 ist das Prüfgut wieder mit 1, eine Masseelektrode mit 2 bezeichnet. Es kann auch mehr als eine Masseelektrode 2 vorgesehen sein. Die Masseelektrode 2 ist als um seine Längsachse drehbar gelagerter Zylinder ausgebildet, welcher in Pfeilrichtung rotiert und unterhalb des Prüfgutes 1 angeordnet ist. Oberhalb des Prüfgutes 1 ist ein um seine Längsachse in Pfeilrichtung drehbar gelagerter Zylinder 3 angeordnet, welcher aus einem zylinderförmigen Isolierstück 32 besteht und auf dessen Mantelfläche beispielsweise durch einen galvanischen Prozess aufgebrachte weitere Elektroden 4, 5 und 6 angeordnet sind. Die weiteren Elektroden 4 und 6 sind dabei kammförmig ausgebildet, zueinander versetzt angeordnet und gegeneinander ausgerichtet. In.den sich

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-inzwischen den Kammzähneri ergebenden Zwischenräumen liegt eine ffiäanderförmig ausgebildete Masseelektrode 5·

Zur Verdeutlichung dieser Anordnung ist in Fig. 3 eine Abwicklung des Zylinders 3 dargestellt. Den einzelnen Elektroden 2, 4, 5 und 6 werden in an sich bekannter Weise, beispielsweise über Schleifringe, die gemäss Fig. 1 und zugehörigem Text erforderlichen Potentiale zugeführt. Dies ist in Fig. der Uebersichtlichkeit wegen nicht gezeichnet.

G-emäss den durch Pfeile angegebenen Drehrichtungen der zylinderförmigen Masseelektrode 2 und des Zylinders 3 bewegt sich das Prüfgut 1 von hinten nach vorn durch die Messanordnung. Man erkennt dabei, dass das Prüfgut mit einer Oberfläche dauernd die Masseelektrode 2 und mit seiner anderen Oberfläche die Elektroden 4, 5 und 6 berührt, wobei das Prüfgut, vor Eintritt in die engste Stelle, vorher durch einen quer zur Bewegungsrichtung verlaufenden Teil der geerdeten Elektrode 5 berührt wird. Hieraus ergibt sich nun der Vorteil dieses Ausführungsbeispieles der Erfindung, dass die quer zur Bewegungsrichtung des Prüfgutes 1 verlaufenden Stege der inäanderförmigen Elektrode 5 als Entladeelektroden 5* bzw. 5** wirken, hingegen im engsten Bereich zwischen der Masseelektrode 2 und dem Zylinder 32 als geerdete Elektrode 5.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines Teils der Elektrodenanordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist die .Elektrodenanordnung E^fl dadurch gekennzeichnet, dass der ober-

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halb des Prüfgutes 1 angeordnete Zylinder 3' aus einzelnen Scheiben zusammengesetzt ist. Es ergeben sich hierdurch ringförmige Elektroden. Dabei folgen sich in Längsrichtung des Zylinders 3' abwechselnd eine ein positives Potential führende Scheibe 4', eine Isolierscheibe 32', eine "0"-Potential führende Scheibe 5', eine Isolierscheibe 32', eine ein negatives Potential führende Scheibe 6', eine Isolierscheibe 32' usw. Auch hier wird durch die zwischen den Elektroden 4' und 6' liegende "0"-Potential führende Elektrode 5¹ eine Ableitung schädlicher elektrostatischer Aufladungen beim Eintritt des Prüfgutes 1 in die Messzone bewirkt.

Die Pig. 5 stellt einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäss Pig. 2 dar, wobei ein in Querrichtung des Prüfgutes 1 sich erstreckendes elektrisches Feld 28 und zwei in Längsrichtung des Prüfgutes sich erstreckende elektrische Felder 30 und 31 eingezeichnet sind. (Vergleiche hiezu auch Fig. 1)

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Claims

Patentansprüche

A. !Verfahren zur Feuchtemessung von Flächengebilden, ins- \_^r besondere Textilbahnen, dadurch gekennzeichn e t y daß "elektrische Ladungen auf dem Prüf gut vor Einleitung des. Messvorganges abgeleitet werden.
2. Verfahren zur Feuchtemessung von Flächengebilden, insbesondere von Textilbahnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß durch den Messvorgang vom Leitwert des Prüfgutes abhängige Nutzsignalko.mponenten gleicher Polarität,.hingegen von Fremdspannungen abhängige Störsignalkomponenten entgegengesetzter Polarität erzeugt werden und wobei die. HutζSignalkomponenten additiv_: zu einem Messwert verarbeitet werden, hingegen sich die Störsignalkomponenten durch Addition zufolge ihrer entgegengesetzten Polarität wenigstens annähernd aufheben .
J. Vorrichtung zur.Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer mit dem Prüfgut in Berührung stehenden Elektrodenanordnung, dadurch g e k e: Ji. η ζ e .i c h η e t , daß die Elektrcjdenanöränung (E) außer den Messelektroden (2, 4, 3-, 6.-) für die Feuchtemessung mindestens eine diesen Messelektroden benachbarte Entladungselektrode (5*» 5**) aufweist.
4. Vorrichtung nach. Anspruch. 3, ge ken m. zeichnet , durch eine mit dem Prüf gut ("I) in Berührung stehende Elektrodenanordnung (E) mit mindestens einer Masseelektrode (2), mindestens einer an einem poitiven Potential liegenden weiteren Elektrode (4) und mindestens einer an einem negativen Potential liegenden

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weiteren Elektrode (6), wobei die das positive Potential führende Elektrode (A) mit einem ersten Eingang (8) und die das negative Potential führende Elektrode (6) mit einem zweiten Eingang (-13) -einer.-zwei gleichstrommäßig in Serie liegende (Peilverstärker (V., Vp) aufweisenden Verstärkeranordnung (V) verbunden sind.

Vorrichtung nach Anspruch 3 _? dadurch gekennzeichnet,, daß die. Elefctrodenän.ordnung (E') eine zwischen kammformigen weiteren Elektroden (A, 6) verlaufende, mäanderförmige Mässeelektröde aufweist, deren quer zur■ Bewegungsrichtung, des Prüfgutes (1) verlaufende Stege Entladungselektroden (5*, 5**) darstellen*

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