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Messgehäuse zur LJoermittiung hydraulischer Kräfte, insbesondere bei Waagen
Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Messgehäusen zur Übermittlung hydraulischer Kräfte, wie solche bei Waagen verwendet werden, bei denen die KraR von der Auflage für die Last auf den das Gegengewicht tragenden Waagebalken durch ein hydraulisches System übertragen wird.
Die bisher für diesen Zweck verwendeten hydraulischen Messgehäuse bestehen aus zwei gegeneinander beweglichen Teilen, einer Grund- platte und einer Druckplatte, zwischen denen
Zwischen-oder Deckwände (Diaphragmen) an- geordnet sind, deren grösserer Teil durch Platten überdeckt ist, um so deren Verformung auf einen schmalen ringförmigen Streifen zu be- schränken. Derartige Zwischen-oder Deckwände sind verhältnismässig steif, da einer Formänderung sowohl die Biegung wie auch die Streckung der
Zwischenwand entgegenwirkt. Bei späteren Aus- führungen gab man den Zwischenwänden die
Form von in sich geschlossenen Ringwülsten.
Derartige Zwischenwände oder Diaphragmen sind wohl besser, jedoch immer noch gänzlich steif oder starr. Der wulstförmige Teil bildet einen
Halbschlauch und widersteht einer Deformation auf dieselbe Weise wie ein aufgepumpter Innen- schlauch bei Automobilrädem beim Abrollen auf der Lauffläche.
Diese Ausführungen haben bei ihrer An- wendung an Waagen dieselbe Wirkung wie eine die Bewegung der Hebel hemmende Feder die das Ausbalanzieren der Last beeinflusst, so dass eine solche Waage nur so lange genaue Resultate ergibt, als die relative Lage der Teile beibehalten ist.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Element zur Übermittlung hydraulischer Kräfte, welches diese Nachteile vermeidet und eine genaue Über- tragung der Kräfte vom Lastauflager auf den
Waagebalken gewährleistet.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch er- reicht, dass die beiden Teile des hydraulischen
Messgehäuses durch eine Mehrzahl von Streifen aus leicht biegsamem jedoch im wesentlichen nicht dehnbarem Material miteinander verbunden sind, die seitlich aneimwderschliessen und von denen jeder in einer in der Hauptsache zylindrischen Fläche liegt. Die Stossfugen zwischen den Streifen sind durch ein flexibles Dichtungsmaterial abgedeckt, wodurch die Druckflüssig- keit zwischen den beiden Teilen eingeschlossen wird.
Jeder Abdeck-oder Diaphragmastreifen ist ursprünglich flach und wird erst unter Spannung in eine zylindrische Form gezwängt, wenn er 5 zwischen den beiden Gehäuseteilen die Verbindung herstellt.
Der Vorteil der erfindungsgemässen, erst beim Einspannen zwischen die Gehäuseteile zylindrisch abgebogener Diaphragmastreifen gegenüber solchen, die bereits ursprünglich in eine Wulstform gebracht worden sind, besteht darin, dass durch sie auf die Druckplatte des Messgehäuses keine Vertikalkraft ausgeübt wird, welche die richtige Übertragung der von der Last am Auf- lager erzeugten Kraft auf den Waagebalken beeinträchtigt, was aber bei Diaphragmen mit bereits vorgeformter Wulstform der Fall ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen. dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen senkrechten
Schnitt durch ein eine hydraulische Kraft über- tragendes Element im grösseren Massstabe, Fig. 2 desgleichen eine teilweise Draufsicht auf eine
Ecke eines viereckigen Messgehäuses, Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 und 5 Draufsichten von Messgehäusen in rechteckiger und Kreisform, Fig. 6 einen lot- rechten Schnitt eines Teiles der Fig. l (vergrössert),
Fig. 7 eine teilweise Draufsicht auf eine andere
Art der das Messgehäuse abdeckenden Platten,
Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7 und Fig. 9 eine vergrösserte teilweise
Draufsicht eines kreisförmigen Messgehäuses ge- mäss des. :".'.
Die allgemeine Ausgestaltung einer hydraulisch betätigten Brückenwaage ist in Fachkreisen be- kannt und daher in der Zeichnung nicht dar-
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ansprechende Elemente übermittelt werden, die mit dem Waagebalken in Verbindung stehen.
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Das die Brücke der Waage tragende Messgehäuse 15 besteht aus einer Druckplatte 31, die als ein Kraft übertragendes Glied wirkt, einer zur Aufnahme der Druckflüssigkeit dienenden Grundplatte 32t die der Druckplatte 31 entgegenwirkt, und aus dünnen metallenen Zwischenoder Deckwänden (Diaphragmen) 33. Die Druckplatte 31 ist eine steife, quadratische Platte und hat an ihrer Oberseite den Lagerstuhl 6 befestigt, auf dem die Brücke der Waage ruht. Die Grundplatte 32 wird von einem bearbeiteten flachen Gussstück mit einer die Druckplatte 31 aufnehmenden Aussparung gebildet.
Die Deckoder Abschlusswände 33 schliessen die Druckflüssigkeit ein und sind in schmalen Nuten 34, die nlie den Rändern der Druckplatte 31 und der Grundplatte 32 vorgehen sind, mittels durch Schrauben 36 niedergehaltener Stahl- schiene.-1 35 festgeklemmt. Die Deckwände 33 haben vor ihrer Anbringung an den beiden Gehäuseteilen die Form flacher Streifen, deren Breite grösser als die Entfernung zwischen den anliegenden Nuten 34 ist, so dass sie sich bei ihrer Anordnung an den Platten 31 und 32 nach oben auswölben und so eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche aufweisen.
Die Deckwände oder Streifen 33 erstrecken sich ohne Unterbrechung entlang jeder Seite der Druckplatte 31 und stossen in den Ecken im halben rechten Winkel zusammen, wobei ein enger Querspalt an den Ecken freibleibt, wie die Linien 37 in Fig. 2 an den in Gehrung zugeschnittenen Enden der in einer Ecke zusammenstossenden Deckstreifen 33 erkennen lassen. Die benachbarten Deckstreifen schliessen also entlang des zwischen der Druck-und der Grundplatte bestehenden Zwischenraumes seitlich aneinander.
Die zwischen den Rändern der aneinander- stossenden Deckstreifen 33 belassenen Spalte sind durch Stücke von Blattgummi 38 geschlossen, die dem Innern der Ecken entsprechend geformt und an den Deckstreifen aufzementiert oder auf andere Art festgelegt sind. Um dem Gummistück eine grössere Biegsamkeit zu verleihen, ist es nahe dem Rande des-Deckstreifens mit diesem nicht verbunden, sondern seine Verbindung ist auf die
Flächen 39 ausserhalb der Linien 40 beschränkt.
Aneinanderstossende Deckstreifen 33 sind mit jenen Teilen, die in den Ecken gegen die Klemm- schienen 35 hinreichen, starr verbunden (s. Fig. 3).
Die Abdeckstreifen 33 sind an den Enden mit einem Überschuss an Material zugeschnitten, das dann an den Rändern aufrecht abgebogen und in Klammern 41 verlötet ist.
Ein übermässiges Ausweichen der Druckplatte31 nach aufwärts ist durch Anschlagleisten 42 be- grenzt, welche an der Grundplatte 32 quer zu den Ecken befestigt sind, wogegen die Bewegung der Druckplatte nach unten durch den Boden des Ausschnittes der Grundplatte begrenzt ist.
Wenngleich die quadratische Form des Mess- gehäuses, wie beschrieben, vorzuziehen ist, kann es auch, wie in Fig. 4 gezeigt, rechteckig aus- gebildet werden ; es kann jedoch auch Dreieck- form oder die Form eines Vieleckes erhalten.
Die Fig. 5 zeigt ein kreisförmiges Messgehäuse.
Die Abdeckstreifen 33, die bei den früher be- schriebenen Gehausefbrmen beträchtliche Länge aufweisen (entsprechend der Seitenlänge des Viel- eckes), verringern sich in der Länge zu flach gedrückten Drähten 33 d, die ohne Nachteil durch einen runden Draht ersetzt werden können. Die Streifen 38 d aus Gummi, die dort an jeder Stossstelle als Einzelstück vorhanden sind, sind hier durch einen durchlaufenden Streifen in der Form eines gespaltenen Ringschlauches ersetzt, der eine Unterlage für die Drähte bildet, durch diese gegen Dehnung ähnlich einem Ballon gestützt ist und die Druckplatte und die Grundplatte miteinander verbindet.
Ein hydraulische Kräfte übertragendes Element darf von sich aus keine oder nur eine geringe Kraft auf das Ausbalanzieren der Last ausüben. Daher verwendet man für die Deckstreifen (Diaphragmen) ein leicht biegsames, jedoch im wesentlichen nicht dehnbares Material, das wie eine Membran wirkt.
Zweckmässig werden die Deckwände oder - streifen 33 als dünne Streifen aus federndem Material ausgebildet, die ursprünglich flach und in die zylindrische Form federnd ausgebogen sind, wie Fig. 6 zeigt. Die auf die Deckstreifen (Diaphragmen) wirkende hydraulische Kraft formt sie zu einem halbkreisförmigen Zylinder mit an den Halteschienen 35 anliegenden tangentialen Teilen. Infolge der Elastizität des verwendeten Federmaterials hat der gekrümmte Teil des Deckstreifens oder Diaphragmas das Bestreben, sich zu strecken, mit dem Ergebnis, dass auf die Seitenflächen der Halteschienen 35 eine horizontal wirkende Kraft ausgeübt wird. Da die Deckstreifen, wenn sie frei liegen, gerade oder gestreckt sind, so erleider, deren an den halteschienen anliegende Teile keine Deformation.
Ferner kann der Deckstreifen ohne einen Unterschied in den Biegungsmomenten an den Punkten der Tangente auf die Druckplatte 31 keine Kraft nach r. uf- oder abwärts ausüben. Solange der Deckstreifen (Diaphragma) nicht deformierte, sondern gestreckte Teile aufweist, die an den Halteschienen 35 anliegen, wird keine Vertikalkraft ausgeübt. Es kann somit ein hochelastisches Material, ähnlich dem Federstahl, mit dem gleichen Erfolg ver- wendet werden wie eine Membran.
Die Fig. 6 zeigt die Druckplatte 31 in zwei
Stellungen und die dabei sich ergebenden Lagen der Deckwand 33. Die Bewegung der Druck- platte verschiebt die Punkte, an denen sie an den
Klemmschienen tangential anliegt, um das halbe Z-ub.-3 der Bewegung und deformiert auf der einen Seite einen zusätzlichen Teil der Deck- wand, wogegen die Deformation in dem ent- sprechenden Teil auf der anderen Seite verringert wird. Es wird nämlich beim Hochgehen der Druck- platte ein gerader Teil der dabei von der Druck- platte abrollenden Deckwand eine Krümmung erfahren, wogegen ein gekrümmter Teil der Deck- wand 33, der an die äussere Befestigungsschiene 3S zum Anliegen kommt, in die Gerade gestreckt
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wird.
Des auf Seite der Druckplatte liegende Ende der Deckwand 33 drückt bei dem Bestreben, seine frühere gestreckte Lage wieder einzunehmen, auf das Diaphragmaelement A nach aufwärts und auf die Druckplatte nach, abwärts. Der an der Grundplatte J2 eingeklemmte andere Teil der Wand 33 hingegen, der seine frühere Krümmung wieder zu erreichen sucht, drückt das Diaphragmaelement A und damit auch die Druckplatte nach unten. Diese Wirkungen würden eine Gegengewichts-Kraft ergeben, die aber nicht auftritt, wenn die Deckwand aus einem flachen federnden Blatt unter Spannung in die gekrümmte Form gebracht worden ist, da beide Enden des Diaphragmas das Bestreben. haben, in die ursprüngliche gestreckte Lage zurückzukehren, und die
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erscheinen.
Bei der vorbekannten flachen Form der Deckplatte widersteht diese ihrer Formänderung durch Spannung in ihren radialen Elementen, wodurch eine verhältnismässig grosse Gegengewichtskraft auftritt, welche die Deckplatte in eine konische Form bringt. Die kreisförmige rundstabartige Deckplatte, die zur Vermeidung des Fehlers der flachen Deckplatte geschaffen worden ist, ist jedoch durchaus starr wegen der auftretenden Zug-und Druckkräfte, indem das Diaphragma in Anpassung an die Bewegung der Druckplatte zwischen den Leisten 35 eine abrollende Bewegung ausführt. Im Gegensatz hiezu werden die vorliegenden Deckstreifen von im allgemeinen zylindrischer Form nur durch Biegung eines dünnen Teiles deformiert, was eine sehr geringe Kraft erfordert.
Die federnden Deckplatten können in den
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Anstatt we Deckplatte, aus einer Reihe zylindrischer Flächen herzustellen, kann man auch durch Spinnen oder Prägen bzw. Pressen einen Wulst in Form eines flachep ringförmigen Streifens herstellen und diesen mit radialen Einschnitten 43 durch den gebogenen Oberflächenteil des Wulstes versehen, wie in den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist. Die dazwischen stehenbleibenden Partien 44 ergeben eine geschlossene Reihe von im wesentlichen zylindrisch geformten Deckplatten. Die radialen Einschnitte 43 bilden Zwischenräume, die durch an den Deckplatten beiderseits der Einschnitte festgelegte Gummistreifen abdichtend geschlossen sind. Wegen der geringen Breite der Streifen 44 ist es zweckmässig, sämtliche Einschnitte 43 durch eine einzige Unterlage in Form eines gespaltenen Schlauches 45 abzudichten.
Man hat früher derartige wulstförmige Deckplatten ohne die Einschnitte 4 hergestellt. Diese haben jedoch hohe federnde Widerstandskräfte hervorgebracht, bedingt durch die am Umfang des wulstförmigen Teiles bei der Bewegung der Druckplatte ausgeübten Kräfte.
Aus der Fig. 8 ist ersichtlich, dass eine Vertikalbewegung der Druckplatte ein am oberstcn Teil des Wulstes liegendes Umfangselement in radialer
Richtung horizontal zu bewegen versucht, indem dessen Radius um den halben Wert der Druck- plattenbewegung sich ändert. Eine solche radiale
Bewegung eines Umfangselementes erzeugt Spannungs-oder Druckkräfte, die einer Defor- mierung der Deckplatten solch früherer Art Wider- stand leisten und bei Deckplatten brauchbarer
Dimensionen so gross sind, dass sie bedeutende
Fehler beim Wiegen verursachen.
Nach dem Hinzufügen der Einschnitte 43 können die Einzelabschnir. e 44 der Deckplatte ihre wulstartigen Eigenu nlichkeiten ruhig bei- behalten, indem die in der Umfangsrichtung auf- tretenden Zug-und Druckkräfte lediglich auf jeden Einzelabschnitt wirken und gering sind, da die Formänderung der streifenartigen Abschnitte nur die Weite der Einschnitte 43 verändert.
Da die einer Formänderung in der Umfangs- richtung entgegenwirkende Kraft eine Funktion der Breite der Deckplattenabschnitte ist, so ist es nur eine Sache der Ausführung, wie weit man in der Vermehrung der Einschnitte gehen mag.
Der Grenzfall ist hiebei erreicht, wenn die Deck- plattenstreifen die Form von Drähten erhalten, wie in den Fig. 5 und 9 ersichtlich ist.
Wenn die Deckplatte aus einem flachen Ring in die Form eines Wulstes gepresst wird, kann sie durch radiale Einschnitte in eine Anzahl von seitlich anf\ erschliessenden Teilen von in der
Hauptsache zylindrischer Oberfläche zerlegt werden. Eine derart ausgeführte Deckplatte ist vollständig frei von den bei einem Schlauch oder
Wulst auftretenden Wirkungen.
Durch geschickte Konstruktion ist es möglich, hydraulische Messgehäuse zu schaffen, die erstens auf die Auflage fur die Last praktisch keine anderen Kräfte als den hydraulischen Druck aus- üben, zweitens hydraulisch starr oder stabil sind
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und drittens eine unveränderliche wirksame Fläche beibehalten ohne Rücksicht auf Last oder Deformation. Die erste und dritte Wirkung kann man mit Deckplatten entweder aus Membranen oder solchen aus einem federnden Material erreichen, den zweiten Effekt, die hydraulische Starrheit, erzielt man besser nur mit Deckplatten aus federndem Material, da solches viel weniger dehnbar ist als eine gleiche Membrane. Beide Materialien sind leicht biegsam, wobei das federnde Material in die ursprüngliche Lage selbsttätig zurückzukehren sucht, die Membrane jedoch nicht.
PATENTANSPRÜCHE : l. Messgehäuse zur hydraulischen Kraftüber- nuttlung, insbesondere für Waagen, bestehend aus zwei Teilen, einer Grundplatte und einem Kraft übermittelnde Teil, auf den die hydraulische Flüssigkeit einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile durch eine Mehrzahl von Streifen (33) aus leicht biegsamem jedoch in. wesentlichen nicht dehnbarem Material miteinander verbunden sind, die seitlich aneinanderschliessen und von denen jeder in einer in der Hauptsache zylindrischen Fläche liegt, und die Stossfugen zwischen den Streifen durch ein flexibles Material dicht abgedeckt sind, wodurch die Druckflüssigkeit zwischen den beiden Teilen eingeschlossen wird.
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