DE102009055624B4 - Waage - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Waage mit einer Waagschale, mit einem Gehäuseunterbau, in dem ein die Waagschale tragendes Wägesystem angeordnet ist, dessen die Waagschale tragender Lastaufnehmer einen mit dem Gehäuseunterbau verbundenen Wägeraumboden durchdringt, und mit einem eine kühlende und eine wärmende Seite aufweisenden thermoelektrischen Modul.
- Insbesondere bei Analysenwaagen bzw. Präzisionswaagen mit hoher Auflösung besteht die Gefahr unerwünschter innerer und äußerer Temperatureinflüsse. Insbesondere nach dem Einschalten der Waage kommt es durch von der Wägeelektronik abgegebener Wärme zu unerwünschten Temperatureinflüssen. Hier wird neuerdings versucht, die Wägeelektronik zu separieren bzw. in getrennten Gehäuse- bzw. Steuerteilen unterzubringen.
- Aus der
DE 100 31 415 A1 ist eine Analysenwaage mit einem Waagengehäuse bekannt, das aus einem Unterbau und einem hinteren Gehäuseoberteil besteht. Die Waage weist einen eine Waagschale allseitig umgebenen Windschutz auf, der einen Wägeraum umschließt, dessen Bodenfläche vom Unterbau des Waagengehäuses und dessen Rückwand vom hinteren Gehäuseoberteil des Waagengehäuses gebildet wird und dessen weitere Begrenzungsflächen durch zumindest teilweise bewegliche Wandelemente gebildet werden. Um im Wägeraum eine stabile Luftschichtung zu erzielen, wird dabei vorgeschlagen, thermoelektrische Hilfsmittel mit einer heizenden und einer kühlenden Seite einzusetzen. So wird beispielsweise zur Heizung einer Rohrwand ein Peltier-Element eingesetzt. Während das heizende Ende des Peltier-Elementes mit der Rohrwand wärmeleitend verbunden ist, ist das kühlende Ende mit dem unteren Wägeraumboden verbunden und kühlt damit den unteren Bereich des Wägeraumes. - Dies ermöglicht zwar eine relativ kurze Einstellzeit der Luftströmung innerhalb des vom Windschutz umgebenen Wägeraumes, bedingt aber weiterhin eine instabile Luftschichtung mit konvektiver Strömung im Wägeraum. Zudem wird das Kaltstartverhalten der Waage in Hinblick auf das Wägesystem und seine Elektronik nur wenig verbessert.
- Weiterhin ist aus der
EP 1 396 711 A1 eine Waage mit einer Vorrichtung zur Wärmeabfuhr bekannt. Auch diese Waage beruht auf dem aus derDE 100 31 415 A1 bekannten Prinzip, in einer vertikalen Wand des Wägeraumes einen Temperaturgradienten auszubilden, wobei die Temperatur dieser Wand von unten nach oben zunehmen soll. Bei dieser Waage ist der Unterbau als eine Bodenplatte ausgebildet, während das die Waagschale tragende Wägesystem nebst Wägeelektronik in einem hinteren Gehäuseoberteil angeordnet ist. Die kalte Seite des thermoelektrischen Moduls steht dabei mit einem tragenden Teil der Waage in Kontakt, wobei die warme Seite des thermoelektrischen Moduls nach außen weist. - Auch bei dieser bekannten Waage wird dem Fachmann die Lehre erteilt, in einer vertikalen Wandung einen Temperaturgradienten zu erzeugen. Der Nachteil, dass das Waagenunterteil beim Einschalten erwärmt, bleibt bestehen.
- Schließlich ist aus der
JP 2585115 B2 - Aus der
WO 00/25100 A1 - Nachteilig bei dieser bekannten Waage ist, dass sie keine Mittel vorsieht, den Wägeraum vor Konvektionsströmungen zu schützen, die insbesondere durch die von der Wägeelektronik verursachte Wärme entstehen können
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Waage, die in ihrem Gehäuseunterbau das Wägesystem sowie ihre Wägeelektronik aufweist, insbesondere in ihrem Kaltstartverhalten zu verbessern und sie gegen innere und äußere Temperatureinflüsse unempfindlicher zu gestalten.
- Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass eine in dem Gehäuseunterbau angeordnete Wägeelektronik durch ein wärmeleitendes Schirmteil, das mit der kühlenden Seite des thermoelektrischen Moduls thermisch verbunden ist, mindestens teilweise vom Gehäuseunterbau thermisch abgeschirmt ist, und dass die wärmende Seite des thermoelektrischen Moduls thermisch vom Gehäuseunterbau isoliert mit einem außerhalb des Gehäuseunterbaus angeordneten Kühlkörper thermisch leitend verbunden ist, dass das Schirmteil als ein die Wägeelektronik mindestens teilweise umschließendes Kühlgehäuse ausgebildet ist, und dass das Kühlgehäuse auf seiner der Wägeelektronik abgewandten Seite eine thermische Isolationsschicht aufweist.
- Durch das wärmeleitende Schirmteil wird die von der Wägeelektronik erzeugte Wärme isoliert und nach außen über den Kühlkörper abgeführt. Damit wird zuverlässig erreicht, dass das Wägesystem unempfindlicher gegen die von der Wägeelektronik abgegebene Wärme ist.
- Soweit ein Windschutz mit einem geschlossenen Wägeraum vorgesehen ist, wird vermieden, dass die von der Wägeelektronik abgegebene Wärme in den Wägeraum gelangen kann. Damit erübrigt es sich, in einer vertikalen Wand des Wägeraumes einen vorgegebenen Wärmegradienten zu erzeugen. Ohne Wärmeeintrag entstehen im Wägeraum keine unerwünschten Luftströmungen.
- Durch das die Wägeelektronik umschließende Kühlgehäuse wird zum einen das Wägesystem vor der von der Wägeelektronik erzeugten Wärme geschützt und zum anderen kann die von der Wägeelektronik erzeugte Wärme nicht weiter in den Gehäuseunterbau eintreten, so dass über den Wägeraumboden keine Wärme in den Wägeraum eingebracht werden kann. Das Kühlgehäuse weist dabei auf seiner der Wägeelektronik abgewandten Seite eine thermische Isolationsschicht auf.
- Grundsätzlich kann eine thermische Isolationsschicht auch auf der Kühlplatte zum Wägeraumboden hin angeordnet sein.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kühlgehäuse thermisch leitend mit einer parallel zum Wägeraumboden angeordneten Kühlplatte verbunden, die zusammen das Schirmteil bilden. Das Kühlgehäuse und die Kühlplatte sind dabei beide mit dem thermoelektrischen Modul verbunden.
- Die Wärmeabschirmung der horizontalen Bodenplatte durch die Kühlplatte stellt sicher, dass es in vertikaler Richtung nicht zu einer ungleichmäßigen Wärmeabschirmung und damit zu einer unterschiedlichen Temperaturverteilung in vertikaler Richtung kommen kann.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlplatte an Auflagestellen des Unterbaus durch thermisches Isoliermaterial thermisch von dem Gehäuseunterbau isoliert.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der außen liegende Kühlkörper gegenüber dem Gehäuseunterbau durch ein thermisches Isoliermaterial thermisch isoliert.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das thermoelektrische Modul als ein Peltier-Element ausgebildet.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere thermoelektrische Module im Gehäuseunterbau angeordnet und mit dem Schirmteil verbunden. Durch die Anordnung mehrerer thermoelektrischer Module bzw. Peltier-Elemente kann die Abschirmleistung des Schirmteiles erhöht werden.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
- In den Zeichnungen zeigen:
-
1 : einen schematischen Längsschnitt einer Waage ohne Windschutz mit einem die Wägeelektronik umschließenden Kühlgehäuse als Schirmteil, -
2 : einen schematischen Längsschnitt durch eine Waage mit einem die Wägeelektronik umschließenden Kühlgehäuse als Schirmteil und einem von einem Windschutz umgebenen Wägeraum, und -
3 : einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere Waage mit Windschutz und mit einem Kühlgehäuse und einer Kühlplatte, die zusammen ein Schirmteil bilden. - Eine Waage
1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuseunterbau2 , einem Wägesystem3 , einer Wägeelektronik4 und einer Waagschale5 . - Ein die Waagschale
5 umgebender Wägeraum6 ,6' kann entsprechend1 seitlich und nach oben offen oder entsprechend den2 und3 von einem die Waagschale5 allseitig umgebender Windschutz7 umschlossen sein. - In dem Gehäuseunterbau
2 ist das Wägesystem3 angeordnet, dessen die Waagschale5 tragender Lastaufnehmer8 den Wägeraumboden9 durchdringt. In den Ausführungsbeispielen der1 bis3 ist der Lastaufnehmer8 als eine Aufnehmerachse ausgebildet. - Die ebenfalls in dem Gehäuseunterbau
2 angeordnete Wägeelektronik4 wird gegenüber dem Wägeraumboden9 und bei Bedarf gegenüber den Seitenwänden des Windschutzes7 durch ein Schirmteil10 thermisch isoliert. - Ein thermoelektrisches Modul
11 weist eine kalte bzw. kühlende Seite12 und eine warme bzw. wärmende Seite13 auf. Die wärmende Seite13 ist thermisch mit einem außerhalb des Gehäuseunterbaus2 angeordneten Kühlkörper14 verbunden. Der Kühlkörper14 ist gegenüber dem Gehäuseunterbau2 durch ein thermisches Isoliermaterial15 thermisch isoliert. - Gemäß den Ausführungsbeispielen der
1 und2 ist das Schirmteil10 der Waage1 ,1' als ein die Wägeelektronik4 umschließendes Kühlgehäuse18 ausgebildet. Das Kühlgehäuse18 weist auf seiner der Wägeelektronik4 abgewandten Seite eine thermische Isolationsschicht19 auf. - Gemäß dem Ausführungsbeispiel der
3 ist das Kühlgehäuse18'' der Waage1'' mit der parallel zum Wägeraumboden9 angeordneten Kühlplatte16 verbunden, die zusammen das Schirmteil10'' bilden. Die Kühlplatte16 und das Kühlgehäuse18'' sind über mindestens ein thermisches Anschlussstück17 thermisch leitend miteinander verbunden. Das Kühlgehäuse18'' weist auf seiner der Wägeelektronik4 abgewandten Seite ebenfalls eine thermische Isolationsschicht19'' auf. - Gemäß dem Ausführungsbeispiel der
3 liegt die Kühlplatte16 auf das Wägesystem3 seitlich umgebenden inneren Seitenwänden20 ,21 auf. Zwischen den Auflageflächen der Seitenwände20 ,21 und den korrespondierenden Auflageflächen der Kühlplatte16 ist zur thermischen Isolierung ein thermisches Isoliermaterial22 angeordnet. - Das thermoelektrische Modul
11 ist in den Ausführungsbeispielen als ein an sich bekanntes Peltier-Element ausgebildet. - Bezugszeichenliste
-
- 1, 1', 1''
- Waage
- 2
- Gehäuseunterbau
- 3
- Wägesystem
- 4
- Wägeelektronik
- 5
- Waagschale
- 6, 6'
- Wägeraum
- 7
- Windschutz
- 8
- Lastaufnehmer
- 9
- Wägeraumboden
- 10, 10''
- Schirmteil
- 11
- thermoelektrisches Modul
- 12
- kühlende Seite
- 13
- wärmende Seite
- 14
- Kühlkörper
- 15
- thermisches Isoliermaterial
- 16
- Kühlplatte
- 17
- thermisches Anschlussstück
- 18, 18''
- Kühlgehäuse
- 19, 19''
- thermische Isolationsschicht
- 20
- Seitenwand
- 21
- Seitenwand
- 22
- thermisches Isoliermaterial
Claims (6)
- Waage (
1 ,1' ,1'' ) mit einer Waagschale (5 ), mit einem Gehäuseunterbau (2 ) in dem ein die Waagschale (5 ) tragendes Wägesystem (3 ) angeordnet ist, dessen die Waagschale (5 ) tragender Lastaufnehmer (8 ) einen mit dem Gehäuseunterbau (2 ) verbundenen Wägeraumboden (9 ) durchdringt, und mit einem eine kühlende und eine wärmende Seite (12 ,13 ) aufweisenden thermoelektrischen Modul (11 ), dadurch gekennzeichnet, dass eine in dem Gehäuseunterbau (2 ) angeordnete Wägeelektronik (4 ) durch ein wärmeleitendes Schirmteil (10 ,10'' ), das mit der kühlenden Seite (12 ) des thermoelektrischen Moduls (11 ) thermisch verbunden ist, mindestens teilweise thermisch abgeschirmt ist, und dass die wärmende Seite (13 ) des thermoelektrischen Moduls (11 ) thermisch vom Gehäuseunterbau (2 ) isoliert, mit einem außerhalb des Gehäuseunterbaus (2 ) angeordneten Kühlkörper (14 ) thermisch leitend verbunden ist, dass das Schirmteil (10 ,10'' ) als ein die Wägeelektronik (4 ) mindestens teilweise umschließendes Kühlgehäuse (18 ,18'' ) ausgebildet ist, und dass das Kühlgehäuse (18 ,18'' ) auf seiner der Wägeelektronik (4 ) abgewandten Seite eine thermische Isolationsschicht (19 ,19'' ) aufweist. - Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgehäuse (
18'' ) mit einer parallel zum Wägeraumboden (9 ) angeordneten Kühlplatte (16 ) thermisch leitend verbunden ist, die zusammen das Schirmteil (10'' ) bilden. - Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (
16 ) an Auflagestellen des Unterbaus (2 ) durch thermisches Isoliermaterial (22 ) thermisch isoliert ist. - Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der außen liegende Kühlkörper (
14 ) gegenüber dem Gehäuseunterbau (2 ) durch thermisches Isoliermaterial (15 ) thermisch isoliert ist. - Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelektrische Modul (
11 ) als ein Peltier-Element ausgebildet ist. - Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Waagschale (
5 ) von einem Windschutz (7 ) umgeben ist, der den Wägeraum (6' ) umschließt.
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- 2009-11-25 DE DE200910055624 patent/DE102009055624B4/de active Active
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