Einrichtung zur Messung einer Last mittels eines gasförmigen Druckmediums und Verwendung der Einrichtung an einem Wägeapparat
Das Patent betrifft eine Einrichtung zur Messung einer Last mittels eines gasförmigen Druckmediums mit einer Druckkammer, in welcher das Druckmedium wirkt und an welche eine Druckmediumeinlassleitung angeschlossen ist, und einer Druckmessvorrichtung zur Bestimmung des Druckes in der Kammer, welch letztere eine durch einen Sitz umgebene Druckablass- öffnung hat, die durch einen losen, dem Sitz zugeordten und der Einwirkung der Last ausgesetzten Teller verschliessbar ist, welcher sich vom Sitz abhebt, sobald die von dem Druckmedium auf ihn ausgeübte Kraft die an ihm einwirkende Last übertrifft.
Bei einer bekannten Einrichtung dieser Gattung wird der in der Druckkammer herrschende Druck durch Betätigung einer Handpumpe gesteigert, bis sich der Teller vom Sitz abhebt. Es ist daher nur der im Augenblick dieses Abhebens in der Kammer herrschende Druck des Mediums verwendbar.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist gekennzeichnet durch eine Drosselvorrichtung in der Druck mediumeinlassleitung zur Steuerung des in der Druckkammer zur Wirkung gelangenden Druckes des Me- diums.
Gegenstand des Patentes ist auch die Verwendung dieser Einrichtung an einem Wägeapparat, welche Verwendung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Teller mit einem Träger für die zu messende Last so in Antriebsverbindung steht, dass die von dem Druckmedium auf dem Teller ausgeübte Kraft stets proportional zur zu messenden Last ist und dass ein an die Druckmessvorrichtung angeschlossenes Manometer den Lastwert anzeigt.
Anschliessend wird die Einrichtung nach der Erfindung anhand der Zeichnung in einigen Ausfüh rungsbeispielen beschrieben. In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine Seitenansicht. teilweise im Schnitt, einer Einrichtung gemäss der Erfindung, die in einem Wägeapparat eingebaut ist,
Fig. 2 eine Draufsicht eines Teils der Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines ferngesteuerten Wägeapparates, der eine Einrichtung gemäss der Erfindung enthält,
Fig. 4 eine Seitenansicht im Schnitt eines Apparates, der eine Einrichtung gemäss der Erfindung aufweist und zum Anzeigen des Standes einer in einem Behälter enthaltenen Flüssigkeit eingerichtet ist und
Fig. 5 eine Draufsicht eines Teiles von Fig. 4.
In der Zeichnung beziehen sich gleiche Uberwei- sungszahlen auf gleiche oder ähnliche Teile.
Die Einrichtung gemäss den Fig. 1 und 2 besitzt eine Druckkammer 1, die durch ein Einlassrohr 2, 3 und ein T-Stück 4 an eine Quelle 5 eines unter Druck stehenden, gasförmigen Mediums anschliessbar ist.
Das unter Druck stehende Medium ist vorzugsweise komprimierte Luft, kann aber auch ein anderes Druckgas sein, und die Quelle 5 kann ein feststehender oder tragbarer Luftkompressor oder eine Kammer zum Speichern von komprimierter Luft sein.
Druckluft von der Quelle 5 wird von einem Drosselmittel gesteuert, das hier als von Hand oder automatisch gesteuertes Ventil 6 angegeben ist, eingelassen und gelangt zum Abschnitt 2 des Einlassrohres durch eine Verengung 7, die ebenfalls eine Drossel ist und eventuell die einzige Drossel sein kann. Der Durchmesser der Verengung 7 ist von der Grössenordnung von 0,4 mm. Wenn nötig, kann die Verengung 7 durch ein Nadelventil ersetzt werden. Ein Abgangsrohr 8 hinter dem regulierbaren Ventil 6 und der Verengung 7 verbindet das T-Verbindungsstück 4 und damit die Kammer 1 mit einem Manometer 9.
Eine Druckablassöffnung 10 im obersten Teil der Kammer 1 ist von einem losen Teller 11 bedeckt, dessen Unterseite eine Vertiefung 12 aufweist. Eine ringförmige Lippe 13, die um die Unterseite des Tellers 11 läuft, hat eine scharfe abdichtende Kante, die auf einem Sitz 1 3a ruht, der die Druckablass öffnung 10 umgibt. Wenn eine Last von aussen auf den oberen Teil des Tellers 1 1 wirkt, bildet der scharfe Rand der Lippe 13 zusammen mit der Kammer 1 einen luftdichten Verschluss. Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, ist der Teller 11 horizontal und der Sitz 1 3a eben und horizontal.
Eine Dämpfungsscheibe 14 hängt vom Teller 11 herab, indem sie von einem am Teller 11 befestigten Stiel 15 getragen wird, und liegt nahe dem Boden der Kammer 1 in Öl oder einer andern Dämpfungsflüssigkeit, die in diesem dem Teller 11 gegenüberliegenden Teil der Kammer 1 enthalten ist. Die Dämpfungsscheibe 14 dient dazu, die Bewegung des Tellers 11 von dem Sitz 1 3a weg und zu ihm hin zu dämpfen und ein Vibrieren des Tellers 11 zu verhindern.
Eine zu messende Last kann in irgendeiner Weise über ein Glied auf die Aussenseite des obersten Teils des Tellers 11 wirken. In den Fig. 1 und 2 wirkt die Last über ein Hebelsystem, das einen Balken 16 enthält, der am einen Ende auf einer Hebelstütze 17 drehbar aufliegt, die von einem Rahmenglied 18 getragen wird, auf dem auch die Kammer 1 ruht. Ein Zapfen 19 wird vom Balken 16 an einer zwischen seinen Enden gelegenen Stelle getragen und steht mit der Aussenseite des Tellers 11 in Berührung. Als Bügel 20 dargestellte Mittel zum Anbringen der Last werden von einer Schneide 21 am entgegengesetzten Ende des Balkens 16 getragen.
Die Dimensionen der Vertiefung 12 des Tellers 11 sind entsprechend dem Verhältnis gewählt, das zwischen dem resultierenden, den Teller 11 tragenden und durch das Manometer 9 im Gleichgewichtszustand des Hebelsystems gemessenen Druck des Mediums und der zu messenden Last bestehen muss, wobei die Last durch das rein mechanische Verhältnis des Hebelsystems bestimmt wird.
Beim Betrieb wird das Ventil 6 geöffnet, um Druckluft von der Quelle 5 durch die Verengung 7 der Kammer 1 zuzuführen unter einem Druck, der grösser als die von der zu messenden Last auf dem Teller 11 erzeugte Druckkraft ist, wobei die Verengung einen Abfall vom Speisedruck auf den niedrigsten Druck bewirkt, der von der Einrichtung bei niedriger Durchflussmenge übertragen werden soll.
Eine von den Bügeln 20 aus an den Balken 16 gelegte Last wirkt über den Zapfen 19 mit einer Kraft auf die Aussenseite des Tellers 11, wodurch der Teller 11 mit dem obersten Teil der Kammer 1 in Verschlussstellung gebracht wird. Die von der Quelle 5 durch die Verengung 7 zur Kammer 1 gelangende Druckluft lässt den Druck in der Kammer 1 und im Abgangsrohr 8 ansteigen, bis sich der Teller 11 hebt. Jetzt entweicht Luft aus der Kammer 1, wobei der Druck in derselben sinkt, bis er mit der an den Balken 16 gelegten Last in linearem Verhältnis steht. Der Teller 11 und der Balken 16 halten sich jetzt die Waage. Der Luftdurchfluss ist sehr klein, und der Druck am T-Stück 4 ist jetzt der gleiche wie in der Kammer 1 und wird auf das Manometer 9 übertragen, das das Gewicht der an die Bügel 20 gelegten Last anzeigt.
Fig. 3 stellt schematisch eine Einrichtung dar, wie sie oben beschrieben wurde und die zur Verwendung als Wägekopf in einer Wägemaschine angepasst ist, welche für die Fernsteuerung der Wägung von fliessfähigem Material verwendet wird, das aus einem Bunker an einen oben offenen Behälter abgegeben wird. Der Behälter 24 wird von einem zusammengesetzten Hebelsystem getragen und ist mit dem Balken 16 durch den Bügel 20 verbunden. Der Behälter 24 ist mit einem Schwenkschieber 25 versehen, der mittels nicht abgebildeter Mittel so eingerichtet ist, dass er eine Entladeöffnung im Boden des Behälters 24 öffnen oder schliessen kann.
Über dem Behälter 24 befindet sich ein Bunker 26 mit einem über dem Behälter 24 angeordneten Auslauf und einem Schwenkschieber 27, der bei 28 drehbar gelagert ist für ein Hin- und Herbewegung in und aus Stellungen, in denen er den Auslauf aus dem Bunker 26 freilegt oder verschliesst. Der Schwenkschieber 27 wird durch eine durch Druckluft betätigte Servovorrichtung betätigt, die, wie es in Fig.3 angegeben ist, aus hintereinander angeordneten Luftzylindern 29, 30 besteht, die durch eine Stange 31 verbunden sind, die in den Zylindern laufende Kolben 32, 33 verbindet. Die Bewegungen der Kolben werden über Leitungen 36, 37 und 38, 39 durch ein erstes und ein zweites Betätigungsventil 34 bzw. 35 gesteuert. Die Ventile 34 und 35 werden von der Druckluftquelle 5 gespiesen und durch Ventile 40 entleert.
Die Ventile 34, 35 sind durch eine Leitung 42 gemeinsam mit einem Anlassventil 41 verbunden, und das Ventil 34 ist über ein Notabsperrventil 43 und die Leitungen 44, 45 mit einem ersten membranbetätigten Druckschalter 46 und einem zweiten Notabsperrventil 47 verbunden. Das Ventil 35 ist über ein Notabsperrventil 48 und die Leitung 49 mit einem zweiten membranbetätigten Druckschalter 50 und über die Leitung 45 mit dem Notabsperrventil 47 verbunden.
Die Schalter 46, 50 sind mit dem Abgangsrohr 8 verbunden, mit dem auch das Manometer 9 verbunden ist, und über eine ihnen gemeinsame Leitung 51 sind sie mit einem Sicherheitsventil 52 und einem Druckregler 53 verbunden, die für die Voreinstellung des Apparates verwendet werden.
Die Schalter 46, 50 arbeiten so, dass sie zuerst die teilweise Schliessung des Schwenkschiebers 27 steuern, um nur einen langsamen Materialfluss zum Behälter 24 zu gestatten, und die die vollständige Schliessung, um den Materialfluss zu unterbrechen, wenn sich der Balken 16 im Gleichgewichtszustand befindet. Für die Voreinstellung der Schalter 46, 50 wird das Sicherheitsventil 52 betätigt, um sie vom Manometer 9 zu trennen und den Regler 53 mit dem Abgangsrohr 8 zu verbinden.
Dann wird der Regler 53 so eingestellt, dass der Druck auf der einen Seite einer in jedem Schalter 46, 50 vorhandene, nicht näher bezeichneten Membran so gross ist, dass die erforderlichen Teildrücke an die genannten Seiten der Membran gelegt werden, während die genauen Teildrücke durch entsprechende, einen Druck auf die Membranen ausübende Federn (nicht dargestellt) bestimmt werden. Darauf wird das Ventil 52 betätigt, um das Manometer 9 wieder mit den Schaltern 46, 50 zu verbinden.
Die Reihenfolge der Operationen ist die folgende:
Bei Betätigung des Anlassventils 41 wird Druckluft von der Quelle 5 durch die Leitung 42 zu den Betätigungsventilen 34, 35 und durch die Leitungen 37, 39 geführt, um den Schwenkschieber 27 vollständig zu öffnen. Wenn der Druck im Abgangsrohr 8 etwas niedriger ist als der an den Schaltern 46, 50 eingestellte, tritt der Schalter 46 in Tätigkeit und bewirkt über das Betätigungsventil 34 und die Leitung 36, dass der Zylinder 29 den Schwenkschieber 27 teilweise schliesst, so dass nur noch ein schwacher Materialfluss durch den Schwenkschieber zum Behälter 24 geht.
Wenn der Druck im Abgangsrohr 8 den durch den Regler 53 festgesetzten Druck erreicht, gibt der Schalter 50 ein Signal durch die Leitung 49 an das zweite Betätigungsventil 35, das darauf so arbeitet, dass Luft durch die Leitung 38 geführt wird, um die volle Schliessung des Schwenkschiebers 27 zu bewerkstelligen.
Die unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebene auf Druck ansprechende Steuervorrichtung ermöglicht die genaue Unterbrechung des Materialflusses aus dem Bunker 26 durch Fernsteuerung, indem die Schalter 46, 50 einen Druck angelegt haben, der praktisch gleich dem in der Kammer 1 herrschenden Druck ist, wenn sich der Balken 16 mit der auf ihn cinwirkenden Last im Gleichgewichtszustand befindet.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Einrichtung der oben beschriebenen Art in ihrer Ausbildung zu einem Steuerkopf oder Steuerapparat zum Anzeigen des Flüssigkeitsniveaus in einem Behälter 54. Wie aus den Fig. 4 und 5 zu ersehen ist, ist die Einrichtung in einem am Boden des Behälters 54 angebrachten Gefäss 55 eingeschlossen. Das Innere des Gefässes 55 wird durch eine Röhre 56 bei atmosphärischem Druck gehalten, um eine befriedigende Druckluftabgabe aus der Kammer 1 zu ermöglichen. Die Röhre 56 erstreckt sich aufwärts bis über den höchsten Stand der Flüssigkeit im Behälter 54 hinaus, und das Drucklufteinlassrohr 2 läuft durch die Röhre 56 hindurch.
Das Gefäss 55 ist nach oben durch eine Membran 57 abgeschlossen, die durch einen Klemmring 58 auf den oberen Rand des Gefässes geklemmt wird, und eine Stützplatte 59 wird von der Membran 57 getragen, um eine unerwünschte Verformung derselben zu verhindern. Der Zapfen 19 ruht auf der Membran 57, und dem auf der Membran 57 von der Flüssigkeitssäule ausgeübten Druck wird von dem in der Kammer 1 erzeugten Druck die Waage gehalten.
Der Zeiger am Manometer 9 gibt somit den Stand des Flüssigkeitsspiegels im Behälter 54 an.
Statt dass der eben beschriebene Apparat im Behälter 54 angebracht ist, kann er auch an der Unterseite des Behälters 54 so befestigt sein, dass die Membran 57 eine Öffnung im Boden des Behälters 54 bedeckt und mit der Flüssigkeit im Behälter 54 in Berührung steht. Bei dieser Anordnung ist die Röhre 56 nicht nötig.
Ferner können die oben beschriebenen dämpfenden Mittel weggelassen werden, und um das Geräusch bei der Luftabgabe zu verringern, kann die Stelle, an welcher der Zapfen 19 den Teller 11 berührt, in bezug auf die Achse desselben exzentrisch liegen, und wenn nötig, kann ferner ein Abschnitt der Lippe 13 so ausgebildet sein, dass er federnd gegen den Sitz 1 3a gedrückt wird.