CN101839756B - 天平 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天平(100)，其具有天平外壳(100)、天平盘(300)、包含所述天平盘(300)的称量隔室(310)、具有固定的后壁(210)并且包围所述称量隔室(310)的推拉罩(400)、天平电子设备(500)的系统、布置在所述称量盘(300)下方的称量单元(600)和围住所述称量单元(600)的称量单元隔室(270)，其中，所述称量单元隔室(270)经由空间(240)在气压上连接到所述称量隔室(310)的上部三分之一处，并且所述天平电子设备(500)布置在所述称量隔室(310)外面的所述后壁(210)处。

Description

天平

技术领域

本发明涉及天平，所述天平具有天平外壳、天平盘、围绕天平盘的称量隔室、包围称量隔室的推拉罩、电子设备系统（以下简称为天平电子设备）、布置在称量盘下方的称量单元和围住称量单元的称量单元隔室。

背景技术

该类天平主要用于称量小的质量。它们优选是用于实验室中，并且在测量分辨力上强加了严格的要求。当待称量的质量很小时，即使次要的外界因素也可能导致误差。可以称量的最大负重通常处于三到五十克的范围内，而在大部分情况中分度小于最大负重的10^-7倍。

所述天平的测量结果甚至可能受例如外界空气的压力波动的很小的外界因素的影响。所述气压变动可以造成称量隔室和称量单元隔室中的大气压力水平彼此不同的结果。经由通过布置在称量隔室中的称量盘和布置在称量单元隔室中的称量单元之间的连接通道的气流来产生压力的均衡化。该气流可能在称量盘上施加向上或者向下的拉力，所述拉力引起了称量结果的不准确。作为避免所述误差的方法，某些现有技术的天平在称量单元隔室和称量隔室之间具有辅助开口，以便允许在称量盘上不产生上升或者下降气流的情况下均衡称量隔室和称量单元隔室之间的大气压力。

例如US4465152公开了天平，该天平具有称量单元隔室和称量隔室之间的气体可渗透性的开口。该开口位于称量隔室的底部。因此称量单元隔室的空气可以通过称量隔室的底部流动。该气流可能在称量盘上施加向上或者向下的拉力并且可能造成不准确。

在操作期间，天平内部的温度分布同样可以对称量准确度有影响。特别是，从天平电子设备中散失出来的余热对温度分布有影响。在许多天平中，称量单元以及天平电子设备被容纳在称量单元隔室或者布置在称量隔室下方的下部外壳部分中。作为天平电子设备被布置在称量隔室下方的结果，出现了天平电子设备散发的热量可以加热称量单元隔室的问题。这可以例如这样发生，称量隔室下部分中的空气通过称量单元隔室和称量隔室之间的壁被加热。由于对流，来自称量隔室的下部分的热空气向上流动，这引导了称量隔室中的空气移动。由于所述空气移动引起称量结果不准确，目标是避免所述空气移动。

由此，可以避免所述气流的可能的解决方案是将天平电子设备布置在下部外壳部分的外面。

在几种市场上可买到的天平中，利用将电子设备系统重新配置到天平外壳外面的单独的外壳中的结构来实现这样的布置。通过将电子设备安装到单独的外壳中，建立了隔热，并且由天平电子设备所散发的余热可以不再加热称量隔室。然而，所述单独的外壳需要更多空间，其特别是在可用空间受限的实验室中是一缺点。在其他天平中，天平电子设备被布置在天平的侧面外壳部分中，由此减少了对称量单元隔室的加热。

在US6，713，690B2中所公开的天平中，通过使指示器单元和单独的外壳部分中的天平电子设备相结合实现了来自下部外壳部分的天平电子设备的重新定位。在该单独的外壳部分和天平外壳之间布置竖直板来确保尽可能地防止天平电子设备辐射的热量对称量隔室的影响。对于所述单独的外壳部分和天平外壳之间的连接电缆，选择低导热率的材料，由此进一步减少了单独外壳部分和天平外壳之间的热传递。该设置的缺点是其复杂性和对例如竖直板的辅助部件的需要。

已经发现，如果称量隔室的上部分中的空气温度比下部分中的空气温度高是有益的，因为在该情况中存在稳定的空气分层作用，这降低了在测量结果上具有其负面作用的空气移动的可能性。

在DE10031415A1中，存在确保称量隔室内部空气的该稳定的分层作用的不同设计结构。在一个设计方案中，在称量隔室的上部分中安装加热器来加热空气。在又一个实施例中，利用竖直管将称量隔室的下部分和上部分连接起来。附接到该管上的是利用很小的横截轮廓来产生向上的加热气流的装置。所述设计方案具有使用辅助部件的缺点。此外，具有狭窄外形的气流引起了称量隔室中空气的强烈局部扰动，这可以在测量结果中产生误差。

发明内容

发明的目的是提供一种紧凑的天平，其中在操作期间可以按最简单的可能方法来实现称量隔室中的空气的稳定的分层作用。

利用独立权利要求中所描述的特征来解决该任务。可以在从属权利要求中发现进一步的有益的实施例。

根据本发明的天平具有天平外壳、天平盘、围绕天平盘的称量隔室、包围称量隔室的推拉罩、为天平的一部分的电子设备系统（并且以下简称为天平电子设备）、布置在称量盘下方的称量单元和围住称量单元的称量单元隔室。称量单元隔室通过空间被在气压上连接到称量隔室的上部三分之一处，并且天平电子设备在称量隔室外面布置在后壁处。

该布置允许压力在称量隔室和称量单元隔室之间经由所述空间来自我平衡。通过将所述空间连接到称量隔室的上部三分之一处，称量单元隔室的热空气可能被直接引导到称量隔室的上部三分之一处。结果，减小了空气在称量隔室内部移动的范围。另外，将天平电子设备从称量单元隔室重新布置到外壳的侧部内或到外壳的侧部上导致减小了称量单元隔室中的温度升高。利用该布置，产生大部分余热的部件不是被安装在称量单元隔室中而是安装在外壳的侧部中。因此，称量单元隔室不能同样地加热，这减小了通过将称量单元隔室与称量隔室分开的壁将称量隔室的下部分中的空气加热的程度。不能从称量隔室移除所有的电子部件，由于某些电子部件必须被直接连接到称量单元上。这例如包括电磁式的称量线圈、模数转换器和位置传感器。

该布置是特别有益的，因为一方面其避免了空气围绕天平盘的流动，另一方面促进了称量隔室上部分中的更高温度。因此，建立了稳定的温度分布并且保持空气移动很小，由此避免了作为误差来源的围绕称量盘的上升和下降气流。

在一有益的实施例中，推拉罩的一部分是由固定的后壁形成的，并且该空间被布置在固定的后壁处。这结果形成了该空间被结合到天平中的简单和紧凑的设计。

作为主要降低称量隔室的下部分中的温度升高的方法，利用热边界将侧面的外壳部分与称量单元隔室分隔开是有益的。理想地，为了形成该热边界，以这样的方式在天平电子设备和称量隔室之间布置所述空间，即该空间中存在的空气可以被天平电子设备的余热所加热并且该加热的空气可以将热量输送到称量隔室内。因此，通过后壁加热称量隔室。称量隔室中的热空气是由沿被加热过的后壁上升到称量隔室的上部分内的热对流所引起的。结果，在称量隔室的上部分中比在称量隔室的下部分中本身建立起了更高的温度，其中在该对流过程中的流动速度是很小的并且对称量盘仅具有可以忽略的影响。如果产生强烈热辐射的天平电子设备的那些元件被布置在天平电子设备的上部分中，则进一步增强了该效果。此外，人们还可以在称量隔室的上部分中增加加热器。

如果所述空间具有实质上平行于后壁延伸的壁并且天平电子设备被布置在所述平行的壁处，则是特别有益的。理想地，所述空间至少延伸过后壁的半个水平宽度并且至少延伸过后壁的竖直高度的三分之二。这样，可以获得用于热传递的很大的接触面积。如果该空间延伸过后壁的整个竖直高度，则提供了特别大的接触面积。

在一优选实施例中，该空间实质上仅通向称量单元隔室和称量隔室。因此，在该空间和天平的剩余部分和环境大气之间实质上不存在被交换的空气。这样，可以自身在该空间的内部建立稳定的热量分布。为了确保在该空间和称量隔室的上部分之间可以产生空气交换，所述空间在其上部三分之一处具有至少一个通向称量隔室的开口。

在一备选实施例中，天平具有上部的外壳部分，并且称量隔室经由该上部外壳部分被连接到所述空间。在该实施例中，使热空气从上方进入到称量隔室内，由此在所述称量隔室中获得了稳定的空气分层作用。

天平电子设备还可以被布置在天平外壳的外面。理想地，天平电子设备被布置在天平外壳上。利用该布置，实现了天平电子设备与称量隔室的隔热。

还可以通过在天平电子设备和侧面的外壳部分之间放入间隔保持器（也称为隔离件）来实现天平电子设备与称量隔室的隔热。理想地，所述隔离件至少部分是由具有低导热率的材料（例如，聚合物）所制成的。

称量单元隔室和称量隔室之间的空间同样可以用作称量单元隔室与称量隔室的隔热。该空间可以是封闭空间，或者其还可以具有至称量隔室和/或至称量单元隔室的开口。

在天平电子设备和该空间之间的环境空气流同样可用于天平电子设备与称量隔室的隔热的目的。

在一特别有益的实施例中，天平电子设备被连接到至少一个连接器端子上，后者按与后壁的竖直平面成15°到75°的角度α来布置。所述连接器端子可例如是连接器插座、连接器条或者连接器夹。

所述连接器端子可以用作到供电电源上的连接，用于传输称量信号和/或用于连接如打印机的外围仪器。利用该布置，使用者可轻易地接近所述连接器端子，并且利于将插头连接器插入到所述连接器端子中以及将插头连接器从其中拨出来。作为连接器的角位置的又一优点，天平可以靠近壁来放置，当实验室中的空间受限制时这是特别有用的。

附图说明

在下文中通过附图中示意性地示出的实施例来描述根据发明的天平，其中

图1描绘了根据本发明的天平的第一实施例的横截面视图；

图2描绘了根据本发明的天平的第二实施例的横截面视图；和

图3描绘了根据本发明的天平的第二实施例的又一横截面视图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的天平100的第一实施例，所述天平100具有天平外壳200、天平盘300、围绕天平盘300的称量隔室310、包围称量隔室310的推拉罩400、布置在天平盘300下方的称量单元600和包围称量单元600的称量单元隔室270。

天平外壳200是由布置在称量隔室310下方的下部外壳部分220、布置在称量隔室310上方的上部外壳部分250和布置在称量隔室310的侧面上的侧面外壳部分260组成的。称量单元隔室270是下部外壳部分270的一部分。

天平100具有指示和操作单元700，所述指示和操作单元700用于通过操作人员的天平100的控制并且用于测量结果的显示。所述指示和操作单元700可以被布置在下部外壳部分220处或者布置在下部外壳部分220中。理想地，所述指示和操作单元700被布置在单独的指示器外壳280处或者布置在指示器外壳280中。该指示器外壳280是下部外壳部分220的一部分。然而，还可以将所述指示和操作单元700布置在天平外壳200的另一部分处或者布置在天平外壳200的另一部分中，或者将其与天平外壳200分开地布置。

天平100包括天平电子设备500的系统，其用来处理天平100的称量单元600的称量信号。天平电子设备500的系统通过第一数据线570连接到称量单元600上并且通过第二数据线580连接到指示和操作单元700上。在一个可能的实施例中，第二数据线580的一部分被布置在下部外壳部分220的下方。然而，可以按任何所要求的方式将数据线570、580布置在外壳的内部和外部。

称量隔室310被推拉罩400包围。推拉罩400的一部分是由横向设置的后壁210构成的。在该后壁210处布置天平电子设备500。在后壁210和天平电子设备500之间，按这样的方式来布置中间壁230，即在后壁210和中间壁230之间形成空间240。中间壁230实质上平行于后壁210来布置，并且中间壁230理想地至少延伸过后壁210的水平宽度的一半。为了隔热，可以在中间壁230和天平电子设备500之间布置低导热率材料的隔离件510。

称量单元隔室270经由空间240被连接到称量隔室310的上部区域中。作为该连接的一部分，存在至少一个允许空气在称量单元隔室270和空间240之间通过的开口530。此外，还存在允许空气在空间240和称量隔室310之间通过的开口。重要的是，称量单元隔室270和空间240之间的开口530以及空间240和称量隔室310之间的开口540是足够大的。如果通过这些开口530、540的压力损失显著小于通过天平盘300和称量单元600之间的连接处的压力损失，则开口530、540被认为是足够大的。这确保了空气将寻找通过开口530、540的优选的流动路径。从而避免了空气围绕称量盘300的流动，并且因此天平盘300上的上升气流和下降气流被保持为较小。因此，直接在称量单元隔室270和称量隔室310之间流动的气流560小于通过空间240从称量单元隔室270流到称量隔室310内的气流550。

此外，由于该布置的结果，已经被连接到称量单元600上的电子部件加热过的空气通过空间240从称量单元隔室270流到称量隔室310的上部分内。空气从布置在空间240处的天平电子设备500获得附加的热量。这导致了称量隔室310的上部分中的温度比称量隔室310的下部分中的温度高。该热分层是特别稳定的并且对计量结果的准确度具有正面的作用。通过在称量隔室310的上部分中增加加热器800，可以进一步增强该作用。

当谈到称量隔室310的上部分时，其意味着为称量隔室310的顶部的三分之一，而底部的三分之一被称为称量隔室310的下部分。

开口530、540可以具有各种不同的形状。可能的形状例如包括圆形或椭圆形的洞、缝或者穿孔。开口540应该被布置在称量隔室310和空间240之间的后壁210中，开口540例如可以被实现为文字图案的形式，这可以被用作做广告媒介物（advertising vehicle）。

布置在称量隔室上方的是上部外壳部分250。推拉罩400的一部分是由上部外壳部分250所形成的。

如对本领域技术人员来说显而易见的是，为了将称量单元隔室270连接到称量隔室310的上部三分之一处，赋予空间240不同的结构也可以在发明的范围内。

图2和图3描绘了根据本发明的天平的第二实施例。相同的部件已经给予相同的附图标记。第二实施例在称量单元隔室270通过空间240被连接到称量隔室310的方面不同于第一实施例。该第二实施例具有上部外壳部分250。空间240具有引入到上部外壳部分250内的开口240，并且上部外壳部分250具有至称量隔室310的上部分内的开口545。

作为该实施例的进一步的特色，天平电子设备500被布置在侧面的外壳部分260的外面。为了将天平电子设备500与称量隔室310热隔离，在天平电子设备500和侧面的外壳部分260之间布置隔离件510。理想地，所述隔离件510是由低导热率的材料制成的。在天平电子设备500和侧面的外壳部分260之间流动的外界空气流555用于将天平电子设备500与称量隔室310热隔离。

称量单元隔室270和称量隔室310之间的空间290用于将称量单元隔室270与称量隔室310的热隔离。该空间290可以被封闭。然而，还可以为空间290提供至称量隔室310和/或称量单元隔室270的开口。

连接器端子920用作至电力电源的连接部，用于称量信号的传输和/或用于至外围仪器例如打印机的连接。

如从图3中可见的，天平电子设备500被连接到连接器端子920上，其中连接器端子920被布置成与后壁210成15°到75°的角度α。

虽然已经通过实施例的具体实例来描述了本发明，但是显然考虑到可以通过对本发明的认识而形成许多进一步的不同实施例，例如，通过将单个实施例相互结合和/或将实例中所描述的实施例的单独的功能单元互换。

附图标记列表

100  天平

200  天平外壳

210  后壁

220  下部外壳部分

230  中间壁

240  称量隔室和侧面的外壳部分之间的空间

250  上部外壳部分

260  侧面的外壳部分

270  称量单元隔室

280  指示器外壳

290  称量单元隔室和称量隔室之间的空间

300  天平盘

310  称量隔室

400  推拉罩

500  天平电子设备

510  隔离件、间隔保持器

530  称量单元隔室和空间之间的开口

540  称量隔室和空间之间的开口

545  称量隔室和上部外壳部分之间的开口

550  第一空气流

555  天平电子设备和侧面的外壳部分之间流动的外界空气流

560  第二空气流

570  第一数据线

580  第二数据线

600  称量单元

700  指示和操作单元

800  加热器

900  插塞连接器

910  电缆

920  连接器端子

Claims (13)

1.天平(100)，其包括天平外壳(200)、天平盘(300)、包含所述天平盘(300)的称量隔室(310)、具有固定的后壁(210)并且包围所述称量隔室(310)的推拉罩(400)、天平电子设备(500)的系统、布置在所述天平盘(300)下方的称量单元(600)和围住所述称量单元(600)的称量单元隔室(270)，其特征在于，所述称量单元隔室(270)经由空间(240)在气压上连接到所述称量隔室(310)的上部三分之一处，所述称量单元隔室(270)和所述空间(240)之间的开口(530)以及所述空间(240)和所述称量隔室(310)之间的开口(540)是足够大的，并且所述天平电子设备(500)在所述称量隔室(310)外面布置在所述后壁(210)处。

2.根据权利要求1所述的天平(100)，其特征在于，所述后壁(210)是由所述空间(240)的壁构成的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的天平(100)，其特征在于，作为实现隔热的装置，所述空间(240)被布置在所述称量隔室(310)和天平电子设备(500)之间。

4.根据权利要求2所述的天平(100)，其特征在于，所述空间(240)按这样的方式布置在所述天平电子设备(500)和称量隔室(310)之间，即存在于所述空间(240)中的空气能够被所述天平电子设备(500)的余热加热。

5.根据权利要求3所述的天平(100)，其特征在于，所述天平电子设备(500)中发射强烈的热辐射的那些元件被布置在所述天平电子设备(500)的上部分中。

6.根据权利要求2所述的天平(100)，其特征在于，所述空间(240)具有实质上平行于所述后壁(210)延伸的壁(230)，并且所述天平电子设备(500)被布置在所述壁(230)上。

7.根据权利要求5所述的天平(100)，其特征在于，所述空间(240)至少延伸过所述后壁(210)的水平宽度的一半。

8.根据权利要求5所述的天平(100)，其特征在于，所述空间(240)延伸过所述后壁(210)的整个竖直高度。

9.根据权利要求1所述的天平(100)，其特征在于，所述天平(100)具有上部外壳部分(250)，并且所述空间(240)经由所述上部外壳部分(250)被连接到所述称量隔室(310)上。

10.根据权利要求2所述的天平(100)，其特征在于，隔离件(510)被布置在所述天平电子设备(500)和后壁(210)之间。

11.根据权利要求1所述的天平(100)，其特征在于，外界空气流(555)能够在所述天平电子设备(500)和侧面的外壳部分(260)之间流动。

12.根据权利要求1所述的天平(100)，其特征在于，所述天平电子设备(500)被连接到连接器端子(920)上，其中所述连接器端子(920)被布置成相对于所述后壁(210)成15°到75°的角度α。

13.根据权利要求1所述的天平(100)，其特征在于，所述天平电子设备(500)被布置在所述空间(240)的外面。