DE637218C

DE637218C - Method for determining the water content of non-metallic substances

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Publication number: DE637218C
Application number: DEB158428D
Authority: DE
Original assignee: BRABENDER ELMASCH GmbH
Current assignee: BRABENDER ELMASCH GmbH
Priority date: 1932-11-25
Filing date: 1932-11-25
Publication date: 1936-10-24

Description

Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes von nicht metallischen Stoffen In der Technik, insbesondere bei der Verarbeitung von Naturprodukten, wie Getreide, Mais und sonstigen Körnerfrüchten, ist die Feststellung des Wassergehaltes außerordentlich wichtig.Method for determining the water content of non-metallic Substances In technology, especially when processing natural products, such as Grain, maize and other grains, the determination of the water content is extremely important.

Es sind verschiedene Methoden bekannt, die den Feuchtigkeitsgehalt dieser Produkte auf Grund einer Entfernung des im Produkt enthaltenen Wassers bestimmen. Diese haben den Nachteil, daß sie sehr langwierige Vorarbeiten benötigen und dennoch unzuverlässige Werte ergeben. Von verschiedenen Seiten ist nun versucht worden, auf elektrischem Wege, z. B. durch Bestimmung der Dielektrizitätskonstante oder der Leitfähigkeit, den Feuchtigkeitsgehalt derartiger Produkte und auch anderer, wie z. B. Braunkohle und Steinkohle, zu bestimmen. In manchen Fällen ergeben diese bekannten elektrischen Methoden gute Resultate, in vielen anderen Fällen, insbesondere bei den Körnerfrüchten, sind diese Methoden nicht zuverlässig. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß der Wassergehalt in den Körnerfrüchten nicht gleichmäßig verteilt ist und zum Zwecke der besseren Vermahlung oft sogar eine ungleichmäßige Wasserverteilung angestrebt wird. Ist z. B. bei Körnerfrüchten die stark mineralstoffhaltige Schale erheblich wasserhaltig, so wird bei den. bekannten elektrischen Methoden der innere Kern des Kornes gegen die Einwirkung der Elektrizität, gleichgültig ob ein Widerstandsmeßverfahren oder ein Kapazitätsverfahren angewendet wird, abgeschirmt, so daß sich falsche Werte ergeben. Zur Prüfung der Reinheit von festen oder flüssigen Kohlewasserstoffverbindungen ist es auch schon vorgeschlagen worden, diese Stoffe in das Feld der Spule eines hochfrequenten Schwingungskreises zu bringen und die durch kurze elektrische Wellen hervorgerufene Temperaturveränderung zu messen. Dies Verfahren hat den Nachteil, daß eine erhebliche Energiemenge erforderlich ist und außerdem bis zur endgültigen Feststellung des Wertes große Zeit vergeht.Various methods are known to control the moisture content of these products based on the removal of the water contained in the product. These have the disadvantage that they require very lengthy preparatory work and yet result in unreliable values. Attempts have now been made from various sides by electrical means, e.g. B. by determining the dielectric constant or the conductivity, the moisture content of such products and others, such as B. lignite and hard coal to determine. In some cases these result known electrical methods give good results, in many other cases, in particular in the case of grains, these methods are not reliable. The reason for that is to be sought in the fact that the water content in the grain fruits is not uniform is distributed and, for the purpose of better grinding, is often even uneven Water distribution is sought. Is z. B. in the case of grains, the one that is rich in minerals The shell contains a lot of water. known electrical methods the inner core of the grain against the action of electricity, whether or not a resistance measurement method or a capacitance method is used, shielded, so that wrong values result. For testing the purity of solid or liquid Hydrocarbon compounds, it has also been suggested to use these substances to bring into the field of the coil of a high-frequency oscillating circuit and the Measure temperature changes caused by short electrical waves. this The method has the disadvantage that a considerable amount of energy is required and moreover, it takes a long time for the final value to be determined.

Das Verfahren nach der Erfindung beschränkt sich auf Stoffe, die ohne Zusatz von Wasser keine oder nur eine sehr schlechte Leitfähigkeit besitzen. »Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird der zu untersuchende Stoff ebenfalls in das Feld der Spule eines hochfrequenten Schwingungskreises gebracht. Erfindungsgemäß wird aber die zusätzlich auftretende Dämpfung des Schwingungskreises gemessen. Durch die Bildung von Wirbelströmen verändert sich nämlich die Dämpfung des Schwingungskreises und mit dieser auch die Höhe der im Kreise sich ausbildenden Ströme und Spannungsamplituden. Ist die Energiezufuhr zu dem Meßkreis (Anköpplung an dem Schwingungserzeuger und dessen Amplituden) konstant, so lassen sich aus der Veränderung der Dämpfurig im Kreise Rückschlüsse auf den Wassergehalt des Stoffes ziehen.The method according to the invention is limited to substances without The addition of water has no or only very poor conductivity. "At the method according to the invention, the substance to be examined is also in the Field brought the coil of a high-frequency oscillating circuit. According to the invention however, the additionally occurring damping of the oscillation circuit is measured. By the formation of eddy currents changes the damping of the oscillation circuit and with this also the level of the currents and voltage amplitudes developing in the circle. Is the energy supply to the measuring circuit (coupling to the vibration generator and its amplitudes) constant, the change in the damping im Circles draw conclusions about the water content of the substance.

Da in das Feld der Spule des hochfrequenten Schwingungskreises entsprechend der Korngröße und dem spezifischen Gewicht des Getreides bei verschiedenen Getreidesorten, ohne Rücksicht auf den Wassergehalt, mehr oder weniger Wasser, das im Getreide verteilt ist, gelangen würde, wird der Erfindung gemäß noch eine Anordnung .getroffen, die den Ausgleich dieser Beeinflussung der Messung automatisch vornimmt. Diese Anordnung besteht darin, (laß bei Änderung des spezifischen Gewichtes automatisch der Eintauchgrad des zu untersuchenden Gutes in die Hochfrequenzspule verändert wird. Da bekanntlich Schwingungskreise höherer Frequenzen scharf reagieren, so ist nach diesem Verfahren eine sehr präzise und lies richtiger Anordnung der 1leßeinrichtungen auch eine stets gleichbleibende Messung zu erhalten.As in the field of the coil of the high-frequency oscillating circuit accordingly the grain size and the specific weight of the grain for different types of grain, without Consideration of the water content, more or less water that is distributed in the grain is, would arrive, the invention is still an arrangement .getragt that automatically compensates for this influence on the measurement. This arrangement consists in (when changing the specific weight, automatically adjust the degree of immersion of the material to be examined is changed into the high-frequency coil. As is well known Oscillation circles of higher frequencies react sharply, so is according to this procedure a very precise and correct arrangement of the measuring devices always read to get consistent measurement.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in den Abbildungen erläutert, und zwar zeigt die Abb. i das Schema des elektrischen Aufbaues und die Abb. 2 die Vorrichtung zum Ausgleich des verschiedenen spezifischen Gewichtes sowie eine teilweise Außenansicht des Apparates.The invention is based on an exemplary embodiment in the figures explained, namely the Fig. i shows the schematic of the electrical structure and the Fig. 2 shows the device for balancing the different specific gravity as well a partial external view of the apparatus.

Es ist in Abb. i ein kleiner Schwingungserzeuger dargestellt, der aus der Senderohre I, der Anodenkupplungsspule ? und deren Abstümnungskondensator 3 sowie der GitterkreissPule 4 und deren Al)stimninngsk<)ndensator 5 nebst der Drossel C besteht. In be- kannter Weise werden in diesem Schwingungserzeuger Schwingungen von etwa einer Million Hertz erzeugt. An dem Schwingungserzeuger ist mit Hilfe der Kupplungsschleife 7 der Meßkreis angeschlossen, der aus der Meßspule 8 und deren Kondensator 9 besteht. Der Schwingungserzeuger ist so gehalten, daß er möglichst einwellig und finit großer Resonanzschärfe arbeitet. Der 1'leßlcreis ist gleichfalls auf beste Resonanzschärfe (geringste Dämpfung) gebaut. An die Xeßspule 8 kann veränderlich das Gitter der Verstärkerröhre lo angelegt werden, während die Kathode fest an dem einen Ende der Meßspule liegt. Die Verstärkerröhre 1o erhält ihren Anodenstrom über die Drossel i i, an deren Ende sich Potentialschwingungen ausbilden, die abhängig sind von der Ankopplung des Gitters an die Meßspule 8 und von den in der Meßspule auftretenden Spannungsamplituden. Diese Potentialschwingungen «erden in bekannter Weise über einen Blockkondensator 12 zu dem Gleichrichterrohr 13 geführt. Im Anodenstromkreis des Gleichrichterrohres 13 liegt das Milliamperemeter 14. Urn eine Nullstellung zu erhalten, auch wenn der Arbeitspunkt des Gitters im geraden Teil der Kennlinse der Röhre 13 liegt, ist eine Kompensationsvorrichtung angeordnet, die gleichzeitig evtl. Spannungsschwankungen und damit Stromveränderungen aufhebt. Durch das Milliamperemeter 14 fließen demnach zwei Ströme, die sich so lange aufheben und das Instrument auf Null bringen, wie der Strom vom Abgreifer des Spannungsteilers 15 über das Milliamperemeter und die Röhre genau so groß ist wie der Strom, der vom Abgreifer des Spannungsteilers 15 durch das Milliampereineter 14 in entgegengesetzter Richtung über den Widerstand 16 zurn anderen Ende des Spannungsteilers 15 fließt. Die Messung geht nun folgendermaßen vor sich: Wird in die Meßspule 8 ein Körper, wenn mich geringer Leitfähigkeit, gebracht, so werden in diesem Wirbelströme erzeugt, die auf den Kreis 8/g dämpfend einwirken. Die Spannungsamplitude im Kreis 8/<9 sinkt demnach. Der Strom, der über die Röhre 13 durch das Milliampereineter 14 fließt, erfährt dadurch' eine entsprechende Veränderung. Diese Veränderung wird gemessen im Milliamperemeter 14 und ist damit nach vorhergegangener Eichung ein direkter Maßstab für die Menge des Wassers, das dem zu untersuchenden Stoff seine Leitfähigkeit gegeben hat. Natürlich wird die Gewichtsmenge des zu untersuchenden Stoffes, die sich im magnetischen Kraftfeld der Meßspule 8 befindet, immer gleich sein müssen, uni einen festen Maßstab zu erhalten. Um (lies zu erzielen, %vird der z11 untersuchende Stoff zweckmäßil,T. in ein Meßgefäß 17 gebracht, das, wie ersichtlich, aus mehreren abgestumpften Kegeln 7-usainmengesetzt ist. Dieses. Meßgefäß 17 ist, wie in Abb. 2 gezeigt wird, in einer Waage befestigt und .hängt mittels des Hebels i8 und des Waagebalkens ig vertikal veränderlich in der Meßspule B. Durch das Laufgewicht 2o wird (las Eigengewicht des Meßgefäßes und des Hebels 18 ausgeglichen. Der Ausgleich wird auf der Skala 21 mittels des Zeigers 22 angezeigt.A small vibration generator is shown in Fig. I, which consists of the transmitter tubes I, the anode coupling coil? and its tuning capacitor 3 as well as the lattice circle coil 4 and its Al) stimninngsk <) ndensator 5 together with the choke C. In a manner known in this oscillator vibrations are generated about one million hertz. The measuring circuit, which consists of the measuring coil 8 and its capacitor 9, is connected to the vibration generator with the aid of the coupling loop 7. The vibration generator is designed in such a way that it works as single-wave and finitely as possible with great resonance sharpness. The 1'leßlcreis is also built for the best resonance sharpness (lowest damping). The grid of the amplifier tube lo can be applied to the measuring coil 8, while the cathode is fixed to one end of the measuring coil. The amplifier tube 1o receives its anode current via the choke ii, at the end of which potential oscillations develop which are dependent on the coupling of the grid to the measuring coil 8 and on the voltage amplitudes occurring in the measuring coil. These potential oscillations are "grounded" in a known manner via a block capacitor 12 to the rectifier tube 13. The milliammeter 14 is located in the anode circuit of the rectifier tube 13. In order to obtain a zero position, even if the operating point of the grid is in the straight part of the characteristic lens of the tube 13, a compensation device is arranged, which at the same time cancels any voltage fluctuations and thus current changes. Accordingly, two currents flow through the milliammeter 14, which cancel each other out and bring the instrument to zero as long as the current from the tap of the voltage divider 15 via the milliammeter and the tube is exactly as large as the current flowing through the tap of the voltage divider 15 the milliampeter 14 flows in the opposite direction via the resistor 16 to the other end of the voltage divider 15. The measurement now proceeds as follows: If a body with a low conductivity is brought into the measuring coil 8, then eddy currents are generated in it, which have a dampening effect on the circuit 8 / g. The voltage amplitude in circle 8 / <9 decreases accordingly. The current which flows through the milliampeter 14 via the tube 13 experiences a corresponding change as a result. This change is measured in the milliammeter 14 and is thus, after previous calibration, a direct measure of the amount of water that has given the substance to be examined its conductivity. Of course, the amount of weight of the substance to be examined, which is located in the magnetic force field of the measuring coil 8, must always be the same in order to obtain a fixed scale. In order to achieve (read that the substance to be investigated is expediently placed in a measuring vessel 17 which, as can be seen, is composed of several truncated cones 7. This measuring vessel 17 is, as shown in Fig. 2, fixed in a balance and hangs vertically variable in the measuring coil B by means of the lever i8 and the balance beam ig .

Werden nun in das Meßgefäß spezifisch leichte Stoffe getan, so tritt dieses nur sehr wenig aus dein Feld der Spule heraus. Werden spezifisch schwerere Stoffe hineingetan, so tritt das Meßgefäß entsprechend stärker aus dein Feld, und es stehen im Kraftfelde bei richtiger Bemessung der Form des Meßgefäßes immer nur so viel Gewichtsanteile des zu untersuchenden Stoffes, wie einmal gewünscht wurden. Bei präziser Ausführung dieser Wiegeeinrichtung ist die Gewähr gegeben, daß die Angabe des Miniamperemeters 14 stets die prozentuale Wassern senge, die der Stoff enthält, ist.If specifically light substances are now put into the measuring vessel, it occurs this very little out of your field of the coil. Be specifically heavier If substances are put in, the measuring vessel steps out of your field correspondingly more strongly, and If the shape of the measuring vessel is correctly dimensioned, there are always only in the force field as many parts by weight of the substance to be examined as was once desired. With precise execution of this weighing device, the guarantee is given that the The mini-ammeter 14 always indicates the percentage of water that the substance emits contains is.

Unter Benutzung der heute bereits bekannten Hilfsmittel zur Stabilisierung von Stromquellen und bei sorgfältigem _ Aufbau der Meßeinrichtung ist dieser Apparat durchaus geeignet, in einfacher Weise Messungen des Wassergehaltes genau. und zuverlässig durchzuführen. Eine Erhöhung der Meßgenauigkeit läßt sich durch Einschaltung von weiteren Verstärkerstufen zwischen der Schwingspule ä und dem Gleichrichterrohr 13 sowie auch durch außerordentlich kräftige Bemessung der Röhre 13 oder Parallelschaltung von mehreren Röhren 13 erreichen.Using the aids already known today for stabilizing current sources and with careful construction of the measuring device, this apparatus is quite suitable for precisely measuring the water content in a simple manner. and to perform reliably. An increase in the measurement accuracy can be achieved by connecting further amplifier stages between the voice coil and the rectifier tube 13, as well as by extremely powerful dimensioning of the tube 13 or a parallel connection of several tubes 13 .

Claims

PATENT CLAIM: i. Procedure for determining the water content of non-metallic substances by means of a lying in a high-frequency oscillation circuit Coil into whose field the substance to be examined is introduced, characterized in that, that the additionally occurring damping of the oscillation circuit is measured. a. Method according to Claim i, characterized in that when the specific Weight of the substance to be examined automatically the degree of immersion of the same in the high frequency coil is changed.