DE10046102A1

DE10046102A1 - Weighing device for measuring the level of bulk material or liquid within a container has a strain gauge mounted on a deformable pipe element so that measured weight can be related to fill level, and the gauge easily calibrated

Info

Publication number: DE10046102A1
Application number: DE2000146102
Authority: DE
Inventors: Helmut Baeumel; Heinz-Ronald Will
Original assignee: HBM WAEGETECHNIK GmbH
Current assignee: HBM WAEGETECHNIK GmbH
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-03-28

Abstract

Weighing device comprises a strain gauge (5) integrated into container or reservoir support. The support comprises a pipe element (1) arranged as a deformation element, with the strain gauge placed on its surface. The pipe element is closed at its top and bottom ends by mounting plates (2, 3) that serve to protect the strain gauge.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wägevorrichtung zur Füllstandsmes sung an Behältern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a weighing device for level measurement solution on containers according to the preamble of patent claim 1.

Behälter und Silos für Flüssigkeiten und Schüttgüter werden heute häufig in Serienfertigung hergestellt und auf Baustellen oder anderen Betriebsstätten für Verbrauchs- und Wirtschafts güter aufgestellt. Dabei soll auf einfache Weise der Füllstand oder Behälterinhalt ermittelbar sein, um rechtzeitig eine Wie derauffüllung zu veranlassen oder eine vorzeitige Auffüllung zu verhindern. Derartige Füllstandsmessungen werden heute vor zugsweise volumenmäßig durch im Behälter angeordnete Ultra schall-, Radar- oder Mikrowellensysteme vorgenommen, die aber unter erschwerten Umweltbedingungen oft unzuverlässig arbeiten oder leicht beschädigt werden.Containers and silos for liquids and bulk goods today often mass-produced and on construction sites or other business premises for consumer and economic goods set up. The level should be simple or container contents can be determined in order to timely a how to initiate the replenishment or an early replenishment to prevent. Such level measurements are available today preferably in terms of volume due to the Ultra arranged in the container sound, radar or microwave systems made, but often work unreliably under difficult environmental conditions or easily damaged.

Aus dem Firmenprospekt der Fa. Schenck, Meßauge DMA, DV-D2004, 64293 Darmstadt, 1996, ist eine Wägevorrichtung zur Ermittlung des Inhalts für ein Vorratssilo bekannt. Dort ist vorgeschla gen, in den als Doppel-T-Träger ausgebildeten Stützen des Si los jeweils ein sogenanntes Meßauge einzubauen. Dabei werden die Meßaugen in eine vorzunehmende Bohrung des mittleren Ver bindungsstegs der Doppel-T-Stützen eingesetzt. Durch die Ge wichtskraft des Silos nebst Inhalt wird nun eine Schubspannung in den Mittelsteg der Stützen eingeleitet, den die Scherkraft aufnehmer der Meßaugen als Widerstandsänderung erfassen, die der Gewichtsbelastung etwa proportional ist. Da die Dehnung in den Mittelstegen aufgrund großer Materialtoleranzen sehr un terschiedlich sein kann, muß jedes Vorratssilo meist am Auf stellungsort speziell kalibriert werden, was einen erheblichen Aufwand erfordert.From the company brochure from Schenck, DMA measuring eye, DV-D2004, 64293 Darmstadt, 1996, is a weighing device for determination known for a storage silo. There is suggested gene, in the supports of the Si designed as double T-beams going to install a so-called measuring eye. In doing so the measuring eyes in a hole to be made in the middle ver connecting web of the double-T supports used. By Ge The weight of the silo and its contents now becomes a shear stress introduced into the central web of the supports, which the shear force Detect the sensor of the measuring eyes as a change in resistance is approximately proportional to the weight load. Because the stretch in the center bars very un due to large material tolerances can be different, each storage silo must usually on the up site are specially calibrated, which is a significant Effort required.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Wäge vorrichtung für den Inhalt von Vorratsbehältern und Silos zu schaffen, die an den Abstützungen anbringbar und schnell be triebsbereit ist.The invention is therefore based on the object of a weighing machine device for the contents of storage containers and silos create that can be attached to the supports and be quickly is ready for operation.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausfüh rungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the specified in claim 1 Invention solved. Further training and advantageous execution Examples are given in the subclaims.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die vorzugsweise in nenliegende Applizierung und Verdrahtung eine hermetisch ge schützte und robuste Meßvorrichtung geschaffen wurde, die kaum störungsanfällig ist. Insbesondere können die elektrischen Bauelemente nicht mit dem Behälterinhalt in Verbindung kommen, so daß ein störungssicherer Betrieb auch bei aggressiven Be hälterinhaltsstoffen gewährleistet ist.The invention has the advantage that by preferably in application and wiring are hermetically sealed Protected and robust measuring device was created that hardly is prone to failure. In particular, the electrical Components do not come into contact with the container contents, so that trouble-free operation even with aggressive loading container ingredients is guaranteed.

Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß die rohrförmige Ausbildung statisch stabil ist und meist der Form der Behäl terstützen entspricht, so daß diese ohne statische Schwächung unter den Stützen angeordnet werden können oder auch in die axiale Länge der Stützen integrierbar sind.The invention also has the advantage that the tubular Training is statically stable and mostly the shape of the container terstützen corresponds, so that this without static weakening can be arranged under the supports or in the axial length of the supports can be integrated.

Durch das bekannte Verhalten der rohrförmigen Dehnungskörper an denen Dehnungsmeßstreifen appliziert sind, kann eine Kali brierung der Wägevorrichtung bereits werksseitig beim Herstel ler der Wägevorrichtung vorgenommen werden, so daß die Behäl terinhalte bzw. die Füllstandsanzeige kurzfristig betriebsbe reit ist. Durch die rohrförmigen Verformungskörper kann durch Verwendung unterschiedlicher Wandstärken oder Durchmesser auf einfache Weise eine Baureihe geschaffen werden, die eine An passung an verschiedene Belastungsbereiche bzw. Nennfüllmengen ermöglicht, und dies unter weitgehender Beibehaltung einer gleich guten Meßgenauigkeit.Due to the well-known behavior of the tubular expansion body on which strain gauges are applied, a potash Weighing of the weighing device at the factory at the manufacturer ler the weighing device can be made so that the container the contents or the level indicator at short notice is riding. Through the tubular deformation body can by Use different wall thicknesses or diameters a series can easily be created which fit to different load ranges or nominal fill quantities enables, and this while largely maintaining a equally good measuring accuracy.

Da die Wägeeinrichtung im wesentlichen nur aus dem Rohrkörper als Verformungskörper und den Montageplatten als Abdicht- und Befestigungsteilen besteht, ist auch eine einfache und kosten günstige Herstellung gewährleistet, da diese Teile bereits als Halbzeugmaterial beziehbar sind und somit die Wägevorrichtung durch wenige Verarbeitungsschritte kostengünstig herstellbar ist.Since the weighing device essentially only from the tubular body as a deformation body and the mounting plates as sealing and Fasteners are also simple and cost-effective cheap manufacture guaranteed, as these parts already as Semi-finished material are available and thus the weighing device Can be produced inexpensively with just a few processing steps is.

Bei einer besonderen Ausbildung der Wägevorrichtung ist eine rotationssymmetrische runde Form mit mindestens zwei oder vier gegenüberliegend angeordneten Dehnungsmeßelementen vorgesehen, durch die sich weitgehend alle parasitären Kräfte und Momente kompensieren, die beispielsweise durch Windbelastungen oder andere Materialspannungen entstanden sind und nicht in Haupt meßrichtung verlaufen. Deshalb ist auch eine feste Verbindung der Wägevorrichtung zwischen den Stützen und den Abstützflä chen oder zwischen den Stützenabschnitten möglich, wodurch vorteilhafterweise gleichzeitig auch eine Abhebesicherung ge schaffen wurde.With a special design of the weighing device is a rotationally symmetrical round shape with at least two or four provided strain gauges arranged opposite one another, through which there are largely all parasitic forces and moments compensate for example by wind loads or other material stresses have arisen and not in main direction of measurement. That is why there is a fixed connection the weighing device between the supports and the support surface chen or possible between the support sections, whereby advantageously at the same time a lifting device ge was created.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.The invention is based on an embodiment that in the drawing is shown, explained in more detail.

Die Wägevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem rohrför migen Verformungskörper 1 mit Dehnungsmeßelementen 5 und zwei Montageelementen 2, 3 an den Enden des Rohrstücks oder des Verformungskörpers 1.The weighing device consists essentially of a rohrför shaped deformation body 1 with strain gauges 5 and two mounting elements 2 , 3 at the ends of the pipe section or the deformation body. 1

Der Verformungskörper 1 besteht aus einem Rundrohr mit vor zugsweise gleichbleibender Wandstärke. Je nach statischer Be lastung sind Wandstärken von 1 bis 5 mm vorgesehen. Der Ver formungskörper kann aber auch so ausgebildet sein, daß spezi elle Verformungszonen vorgesehen werden, bei der eine bestimm bare Wandstärke in das Rohr eingearbeitet wird. An diesen Ver formungszonen 1 werden dann die Dehnungsmeßelemente 5 appli ziert. Bei einer gleichmäßigen Wandstärke werden die Dehnungs meßelemente vorzugsweise am inneren Rohrumfang in Höhe einer radialen Mittelebene 4 vorgesehen, wobei mindestens zwei Deh nungsmeßelemente 5 gegenüberliegend angeordnet sind. Bei höhe ren Genauigkeitsanforderungen können auch vielfache von zwei Dehnungsmeßelementen 5 gegenüberliegend vorgesehen werden, wo bei vorzugsweise schon vier um 90° versetzt angeordnete Deh nungsmeßelemente 5 sehr hohen Genauigkeitsanforderungen genü gen.The deformation body 1 consists of a round tube with preferably constant wall thickness. Depending on the static load, wall thicknesses of 1 to 5 mm are provided. The Ver shaping body can also be designed so that spei elle deformation zones are provided, in which a bare wall thickness is incorporated into the tube. At these deformation zones 1 , the strain gauges 5 are then appli cated. With a uniform wall thickness, the strain measuring elements are preferably provided on the inner tube circumference at the level of a radial central plane 4 , with at least two strain measuring elements 5 being arranged opposite one another. In height ren accuracy requirements, multiple strain gauges can be provided by two 5 opposite each other, where at preferably has four 90 ° staggered Deh nungsmeßelemente 5 very high accuracy requirements genü gen.

Ein Dehnungsmeßelement 5 besteht vorzugsweise aus einem Längs- 7 und einem Querdehnungsmeßstreifen 6 mit dem die Druck- und Zugspannungen im Verformungskörper 1 erfaßt werden können. Es sind auch Dehnungsmeßelemente 5 bzw. Dehnungsmeßstreifenroset ten einsetzbar, die stern- oder L-förmige Dehnungsmeßstreifen anordnungen oder auch Einzeldehnungsmeßstreifen enthalten.A strain gauge 5 preferably consists of a longitudinal 7 and a transverse strain gauge 6 with which the compressive and tensile stresses in the deformation body 1 can be detected. There are also strain gauges 5 or strain gauges that can be used which contain star or L-shaped strain gauges or contain individual strain gauges.

Jedes Dehnungsmeßstreifenelement 5 mit den Längs- 7 und Querdehnungsmeßstreifen 6 stellt eine Halbbrücke dar und wird mit den gegenüberliegenden Halbbrücken zu einer Wheatstone'schen Vollbrücke verschaltet. Durch die rotationssymmetrische Ausbildung des Verformungskörpers 1 und der 180° versetzt angeordneten Halbbrücken 5 kompensieren sich weitgehend alle parasitären Kräfte und Momente, so daß eine verhältnismäßig genaue Erfassung der Gewichtskräfte in den Abstützungen der Behälter erzielbar ist. Für spezielle Anwendungen könnten auch Verformungskörper 1 aus vier- oder mehreckigen Rohren vorgese hen werden.Each strain gauge element 5 with the longitudinal 7 and transverse strain gauges 6 represents a half bridge and is connected to the opposite half bridges to a Wheatstone full bridge. Due to the rotationally symmetrical design of the deformation body 1 and the 180 ° offset half bridges 5 largely compensate for all parasitic forces and moments, so that a relatively accurate detection of the weight forces in the supports of the container can be achieved. For special applications, deformation body 1 from four or polygonal tubes could be vorgese hen.

Der rohrförmige Verformungskörper 1 wird zur Montage und zum Schutz der innenliegenden Dehnungsmeßelemente 5 mit einer obe ren 2 und unteren Montageplatte 3 als Montageelemente ver schlossen. Diese Montageplatten 2, 3 sind als ebene rotations symmetrische Rundbleche oder Rechteckbleche ausgebildet und werden mit den Rohrenden vorzugsweise durch eine Schweißver bindung fest verbunden. Dabei ist der Außendurchmesser der Montageplatten 2, 3 mindestens so groß wie der Außendurchmes ser des Verformungskörpers 1. Soll die Wägevorrichtung mit den Behälterstützen verschraubt werden, so sind die Montageplatten 2, 3 zusätzlich mit einem Befestigungsrand 10 zu versehen, der Befestigungsbohrungen 9, Gewindebohrungen oder Stehbolzen ent hält. Die Montageplatten 2, 3 könnten aber auch direkt mit den Stützen verschweißt werden, was sich insbesondere bei rohrför migen Stützen anbietet.The tubular deformation body 1 is closed for assembly and protection of the internal strain gauges 5 with an obe ren 2 and lower mounting plate 3 as mounting elements ver. These mounting plates 2 , 3 are designed as flat rotationally symmetrical round plates or rectangular plates and are preferably connected to the pipe ends by a welded connection. The outside diameter of the mounting plates 2 , 3 is at least as large as the outside diameter of the deformation body 1 . If the weighing device is to be screwed to the container supports, the mounting plates 2 , 3 must also be provided with a mounting edge 10 which holds mounting holes 9 , threaded holes or stud bolts ent. The mounting plates 2 , 3 could also be welded directly to the supports, which is particularly useful for tubular supports.

Im Innenbereich des Verformungskörpers 1 könnten die Dehnungs meßelemente 5 vollständig verschaltet und noch mit elektri schen Baueinheiten wie Filtern, Analog-Digital-Wandlern und Verstärkern versehen sein, so daß ein nach außen geführtes An schlußkabel ein analoges oder digitales Signal abgibt, das der Belastung in der Behälterstütze proportional ist. Bei einer kontinuierlichen Behälterentleerung könnten auch Auswertevor richtungen vorgesehen werden, die zusätzlich die Förderstärke, Fördermenge oder den Entleerungszeitpunkt berechnen.In the interior of the deformation body 1 , the strain measuring elements 5 could be completely interconnected and still be provided with electrical components such as filters, analog-digital converters and amplifiers, so that an externally routed connection cable emits an analog or digital signal that the load in the container support is proportional. In the case of continuous container emptying, evaluation devices could also be provided which additionally calculate the delivery rate, delivery quantity or the emptying time.

Claims

1. Weighing device for level measurement on containers in which deformation bodies with strain gauges ( 5 ) are provided on the vertical supports of a container, characterized in that the deformation bodies consist of a tube piece ( 1 ), on the wall surfaces of which at least two strain gauge elements ( 5 ) are opposite are arranged and that at least one mounting element ( 2 , 3 ) is attached to the ends of the pipe section ( 1 ).

2. Weighing device according to claim 1, characterized in that the pipe section 1 has a constant wall thickness ke and forms the deformation body or on the pipe section ( 1 ) areas with provided wall thicknesses are provided, which represent the deformation body.

3. Weighing device according to claim 1 or 2, characterized in that the tubular deformation body ( 1 ) or the pipe section ( 1 ) is designed as a round tube, square or polygonal tube.

4. Weighing device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two strain gauges ( 5 ) or a plurality of two strain gauges ( 5 ) are applied to the circumference of the deformation body ( 1 ) inside or outside opposite at least two strain gauges ( 5 ).

5. Weighing device according to one of the preceding claims, characterized in that the strain gauges ( 5 ) consist of at least one longitudinal strain gauge ( 7 ) and / or longitudinal ( 7 ) and transverse strain gauges ( 5 ).

6. Weighing device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the mounting elements are designed as a mounting plate ( 2 , 3 ), wherein the mounting plate consists of a flat round or polygonal sheet metal, which is firmly connected to the ends of the tube piece ( 1 ) is and the tube piece ( 1 ) hermetically closes table.

7. Weighing device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one end of the mounting elements ( 2 , 3 ) has a fastening edge ( 10 ) which contains fastening bores ( 9 ) or other fastening means.