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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Waage, umfassend
- - einen Wägeraum, der durch Wägeraumwandungen allseitig begrenzt ist,
- - ein Fundament, auf dem der Wägeraum steht,
- - eine Waagenelektronik, die eine dem Fundament seitlich benachbarte Bedienanzeige umfasst, wobei zwischen dem Fundament und der Bedienanzeige ein Raum ausgebildet ist, sowie
- - ein thermoelektrisches Modul, das eine kühlende und eine wärmende Seite aufweist, wobei die kühlende Seite mit dem Fundament thermisch verbunden ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Waage.
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Stand der Technik
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Allgemein ist eine Vielzahl an Analysen- bzw. Präzisionswaagen bekannt, die eine Waagschale aufweisen, die innerhalb eines Wägeraums angeordnet ist, der durch Wägeraumwandungen allseitig begrenzt ist. Dabei setzen sich die Wägeraumwandungen aus einem Wägeraumboden, einem Wägeraumdeckel und Wägeraumseitenwänden (inklusive lateralen Wänden sowie einer Vorder- und einer Rückwand) zusammen. Oftmals sind der Boden und die Rückwand Teil eines feststehenden Waagengehäuses, während wenigstens der Deckel oder eine der übrigen Seitenwände als bewegbares Windschutz-Element ausgebildet ist oder zumindest eine verschließbare Zugangsöffnung aufweist, um ein Positionieren des Wägeguts im Wägeraum zu ermöglichen. Der Wägeraum steht auf einem Fundament. Das Fundament kann aus einer einfachen Bodenplatte bestehen; es kann aber auch ein elektromechanisches Wägesystem beherbergen, also ein typischerweise komplexes Hebelwerk, das einen mit der Waagschale verbundenen Lastaufnehmer mit einer Wägesensorik koppelt. An eine Wägeraumseitenwand (meistens die Rückwand) grenzt ein weiterer, von einem Gehäuse begrenzter Raum an, in dem ebenfalls das Wägesystem und/oder eine Waagenelektronik angeordnet sein können. Die Waagenelektronik umfasst unter anderem eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung des Systembetriebs. Ebenfalls von der Waagenelektronik umfasst ist eine Bedienanzeige, die das Wägeergebnis anzeigt und/oder mittels der ein Benutzer Steuerbefehle eingeben und sich diese ggf. anzeigen lassen kann. Die Bedienanzeige ist unterhalb einer Wägeraumseitenwand (meistens der Vorderwand) dem Waagenfundament seitlich benachbart angeordnet.
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Insbesondere bei empfindlichen Waagen mit hoher Auflösung spielt eine stabile Luftschichtung im geschlossenen Wägeraum eine wichtige Rolle für ein präzises Wägeergebnis. Stabil ist die Luftschichtung dann, wenn die Luft im oberen Bereich des Wägeraums wärmer ist als im unteren Bereich. Wird die Luft im unteren Bereich des Wägeraums erwärmt (beispielsweise von der Abwärme, die durch die Verlustleistung der im unteren Bereich der Waage angeordneten Waagenelektronik erzeugt wird), kommt es im Wägeraum zu Konvektionsströmungen. Dies ist wägetechnisch jedoch ungünstig, da jede Änderung der Luftströmung zu einer - wenn auch geringen, bei hochauflösenden Waagen aber merklichen - Änderung der Massenanzeige des Wägeguts führt. Daher ist es von Bedeutung, die Luftschichtung im Wägeraum zu stabilisieren und die Abwärme der Waagenelektronik vom Wägeraum fernzuhalten.
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Aus der gattungsbildenden
EP 1 396 711 B1 ist eine Waage mit einer Vorrichtung zur Wärmeabfuhr bekannt. Bei dieser Waage ist das Fundament als eine Bodenplatte ausgebildet, während das die Waagschale mit der Wägesensorik verbindende Wägesystem nebst einer Waagenelektronik in einem an die Wägeraumrückwand angrenzenden, von einem Gehäuse umgebenen Systemraum angeordnet ist. Dabei ist die Waagenelektronik in einem oberen Bereich des Systemraums angeordnet, sodass deren Abwärme den oberen Bereich der angrenzenden Wägeraumrückwand erwärmt. Darüber hinaus weist die Waage an der Außenseite der der Wägeraumrückwand abgewandten Systemraumrückwand ein thermoelektrisches Modul mit einer kühlenden und einer wärmenden Seite auf. Dabei ist die kühlende Seite des thermoelektrischen Moduls mit dem Fundament thermisch verbunden, während die wärmende Seite über einen mit Kühlrippen versehenen Kühlkörper mit der Umgebungsluft thermisch verbunden ist. Die aktive Kühlung des Fundaments trägt dazu bei, dass der untere Bereich der Wägeraumrückwand kühler ist als der durch die Abwärme der Waagenelektronik aufgewärmte obere Bereich. So wird in der Wägeraumrückwand und damit insgesamt im Wägeraum ein Temperaturgradient ausgebildet, bei dem die Temperatur von unten nach oben zunimmt. Zudem ist unterhalb der Wägeraumvorderwand eine Bedienanzeige angeordnet, die über eine einen als Spalt ausgebildeten Raum überbrückende Befestigungsvorrichtung mit dem Fundament verbunden ist.
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Nachteilig hierbei ist, dass die aus der Verlustleistung resultierende Abwärme der Bedienanzeige ungehindert über die Befestigungsvorrichtung in die Bodenplatte eindringen kann. Das Fundament wird also durch die Bedienanzeige erwärmt, wobei in der Folge auch der Wägeraumboden erwärmt werden kann, was sich ungünstig auf die Luftschichtung im Wägeraum auswirkt. Dies kann insbesondere beim Einsatz moderner Bedienanzeigen mit großflächiger, aktiv hinterleuchteter Anzeige und weiteren Funktionen mit hohem Energiebedarf (wie z. B. höhere grafische Auflösung, verschiedene Software-Applikationen und mehr Rechenleistung) problematisch sein, da diese Bedienanzeigen eine höhere Verlustleistung aufweisen als herkömmliche Modelle.
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Eine weithin bekannte Möglichkeit, diese Problematik zu umgehen, ist es, die Bedienanzeige gehäusemäßig von der restlichen Waage zu trennen und die beiden Bauteile nur über ein Strom-/Datenkabel miteinander zu verbinden. So kann der Abstand zwischen der Bedienanzeige und der restlichen Waage erhöht werden, wodurch weniger Abwärme von der Bedienanzeige die restliche Waage und somit auch den Wägeraum erreicht. Allerdings wird dadurch ein größerer Arbeitsplatz zum Aufstellen einer solchen Waage benötigt.
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Eine alternative Möglichkeit, die Abwärme der Bedienanzeige an einem Eindringen in das Waagenfundament und folglich in den Wägeraum zu hindern, ist in der
EP 1 259 783 B1 offenbart. Dort wird eine vertikale Strahlungsschutzplatte zwischen der Bedienanzeige und dem Waagenfundament angeordnet. Die Strahlungsschutzplatte reflektiert einen Teil der Abwärme der Bedienanzeige und absorbiert den restlichen Teil. Um die Temperaturerhöhung der Strahlungsschutzplatte durch die teilweise Absorption der auftreffenden Wärmestrahlung gering zu halten, ist die Strahlungsschutzplatte in ein Verbindungsteil eingebettet, das beidseitig der Platte große Öffnungen aufweist, durch die Luft frei zirkulieren kann, wodurch überschüssige Wärme abgeführt wird. Nachteilig ist auch hier, dass der Aufbau einen größeren Arbeitsplatz erfordert.
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Die
EP 3 163 269 A1 offenbart eine Waage mit einem Wägeraum, der einem von einem Gehäuse begrenzten Raum benachbart ist. Dieser Raum ist weiter unterteilt in einen das Wägesystem enthaltenden Systemraum und einen eine Waagenelektronik enthaltenden Elektronikraum, wobei der Systemraum an den Wägeraum angrenzt. Zwischen dem Systemraum und dem Elektronikraum ist eine vertikale Trennwand aus einem Isoliermaterial angeordnet, in deren Zentrum ein Peltier-Element eingebettet ist. Dabei ist die kühlende Seite des Peltier-Elements über eine erste Temperaturverteilerplatte mit dem Systemraum thermisch gekoppelt; die wärmende Seite des Peltier-Elements wiederum ist über eine zweite Temperaturverteilerplatte mit dem Elektronikraum thermisch gekoppelt. Die Waage weist ferner eine Einrichtung zur Bestimmung eines Nettowärmeflusses vom Systemraum zum Elektronikraum auf, die zwei Temperatursensoren umfasst. Der bestimmte Nettowärmefluss dient als Regelgröße für eine Regeleinheit, die das Peltier-Element auf Grundlage der genannten Regelgröße so regelt, dass ein aktiver Wärmefluss erzeugt wird, der den Nettowärmefluss auf einem Niveau hält, das im Wesentlichen der im Systemraum erzeugten Abwärme entspricht. Nachteilig an dieser bekannten Waage sind der komplexe Aufbau und die aufwendige Regelung.
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Aufgabenstellung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Waage platzsparend derart weiterzubilden, dass die Luftschichtung im Wägeraum auch beim Einsatz von Bedienanzeigen mit vergleichsweise hoher Verlustleistung möglichst stabil bleibt.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das thermoelektrische Modul in dem Raum zwischen der Bedienanzeige und dem Fundament angeordnet ist, wobei die wärmende Seite des thermoelektrischen Moduls mit der Bedienanzeige thermisch verbunden ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das thermoelektrische Modul so in dem Raum zwischen der Bedienanzeige und dem Waagenfundament anzuordnen, dass seine kühlende Seite mit dem Fundament thermisch verbunden ist und seine wärmende Seite mit der Bedienanzeige. Durch diese Anordnung wird die aus der Verlustleistung resultierende Abwärme der Bedienanzeige vom Wägeraum ferngehalten. Dies wird erreicht, indem das thermoelektrische Modul Wärme von dem Fundament abführt und auf die Seite der Bedienanzeige transportiert. Dadurch wird ein aktiver Wärmefluss vom Fundament zur Bedienanzeige aufgebaut, der dem passiven Wärmefluss von der wärmeren Bedienanzeige zum kühleren Fundament entgegengesetzt ist. Statt über das Fundament muss die Abwärme der Bedienanzeige also über die nicht an das Fundament angrenzenden Seitenwände der Bedienanzeige an die Umgebung abgegeben werden. Gleichzeitig kann das Fundament, das mit der kühlenden Seite des thermoelektrischen Moduls thermisch gekoppelt ist, durch Steuerung und/oder Regelung des thermoelektrischen Moduls stets aktiv auf einer Temperatur gehalten werden, die nahe bzw. idealerweise exakt bei der Umgebungstemperatur der Waage (d. h. der Umgebungsluft) liegt. Somit wird zuverlässig verhindert, dass die von der Bedienanzeige abgegebene Wärme über das Fundament in den Wägeraum eindringen und dort eine Luftströmung erzeugen kann. Die Luftschichtung im Wägeraum und in der Folge auch das angezeigte Wägeergebnis bleiben daher stabil. Der erfindungsgemäße Aufbau ermöglicht es, eine Bedienanzeige unabhängig von deren Verlustleistung direkt seitlich benachbart des Waagenfundaments anzuordnen, ohne dass die Massenanzeige des Wägeguts von der Abwärme der Bedienanzeige beeinträchtigt wird. Zudem wird durch die Anordnung des thermoelektrischen Moduls in einem vorhandenen Raum eine konstruktiv kompakte Anordnung erreicht, d. h. der benötigte Platz zum Aufstellen einer erfindungsgemäßen Waage wird klein gehalten.
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Bevorzugt ist der Raum als ein Hohlraum in der Bedienanzeige und/oder dem Fundament ausgebildet, der von Gehäusewandungen der Bedienanzeige und/oder des Fundaments bzw. der Waage überspannt ist. So ist das thermoelektrische Modul durch die Gehäusewandungen geschützt. Außerdem wird auf diese Weise der Platzbedarf für die Installation der Waage nicht unnötig erhöht. Alternativ kann das thermoelektrische Modul in einem unüberdachten Spalt zwischen der Bedienanzeige und dem Waagenfundament angeordnet sein.
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Weiter bevorzugt ist die Waagenelektronik mit Ausnahme einer Wägesensorik, die eine Kompensationsspule, einen Lagesensor und vorzugsweise einen Analog-Digital-Wandler umfasst, in der Bedienanzeige angeordnet. D. h. nur die eigentliche Wägesensorik, die zwingend in räumlicher Nähe zur Waagschale bzw. zum Lastaufnehmer angeordnet sein muss (also eine Kompensationsspule, ein Lagesensor und gegebenenfalls ein Analog-Digital-Wandler), ist im Hauptgehäuse der Waage, also im Fundament und/oder einem an den Wägeraum angrenzenden Systemraum angeordnet. Die übrige Waagenelektronik hingegen ist in der Bedienanzeige untergebracht. So kann bereits durch die getrennte Anordnung der Waagenelektronik der überwiegende Teil der Abwärme der Waagenelektronik vom Wägeraum ferngehalten werden.
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Vorzugsweise ist das thermoelektrische Modul als ein Peltier-Element ausgebildet.
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Bevorzugt ist das thermoelektrische Modul reversibel an der Bedienanzeige und/oder dem Fundament fixiert. Die reversible Fixierung bzw. Fixierbarkeit ermöglicht es, Waagen und/oder Bedienanzeigen ohne großen Aufwand mit einem thermoelektrischen Modul aus- bzw. nachzurüsten. Alternativ kann das thermoelektrische Modul fest an der Bedienanzeige und/oder dem Fundament verbaut sein.
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Besonders bevorzugt ist das thermoelektrische Modul mittels einer lösbaren Rastverbindung reversibel an der Bedienanzeige und/oder dem Fundament fixiert. Durch den Einsatz einer lösbaren Rastverbindung zur Befestigung des thermoelektrischen Moduls an der Bedienanzeige und/oder dem Fundament ist das thermoelektrische Modul einfach zu montieren und zu demontieren. Bei einer Verrastung des thermoelektrischen Moduls an der Bedienanzeige und/oder dem Fundament ist das thermoelektrische Modul zuverlässig an der Bedienanzeige und/oder dem Fundament gehalten. Die Ausgestaltung der Rastverbindung als lösbar ermöglicht zudem eine einfache, werkzeuglose Demontage des thermoelektrischen Moduls von der Bedienanzeige und/oder dem Fundament.
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Darüber hinaus kann das thermoelektrische Modul steuerungstechnisch mit der Waagenelektronik verbunden sein. Durch die Verbindung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit kann das thermoelektrische Modul gesteuert bzw. geregelt und so die Temperatur in der Umgebung des thermoelektrischen Moduls gezielt verändert werden. Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinheit von der Bedienanzeige umfasst.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das thermoelektrische Modul über eine Wärmesammelwand mit dem Fundament thermisch gekoppelt, wobei die Kontaktfläche zwischen dem thermoelektrischen Modul und der Wärmesammelwand kleiner ist als die dem Fundament zugewandte Fläche der Wärmesammelwand. Dabei kann die Wärmesammelwand die der Bedienanzeige zugewandte Seitenwand des Waagenfundaments berühren. Ein direkter Kontakt zwischen Wärmesammelwand und Waagenfundament ist jedoch nicht erforderlich. D. h. die Anordnung des thermoelektrischen Moduls und der Wärmesammelwand in dem Raum zwischen der Bedienanzeige und dem Fundament muss diesen nicht vollständig ausfüllen. Stattdessen kann sie derart gestaltet sein, dass zwischen der Wärmesammelwand und der der Bedienanzeige zugewandten Seitenwand des Waagenfundaments ein Freiraum verbleibt. Die Wärmesammelwand dient zum einen dazu, die von der Bedienanzeige erzeugte Abwärme aufzunehmen und zu sammeln. Die von der Wärmesammelwand gesammelte Wärme kann dann mittels des thermoelektrischen Moduls, dessen kühlende Seite die Wärmesammelwand kontaktiert, von der kühlenden Seite auf die wärmende Seite des thermoelektrischen Moduls und somit zurück zur Bedienanzeige transportiert werden. Zum anderen wirkt die Wärmesammelwand als ein Wärmeschild, indem sie einen Teil der von der Bedienanzeige erzeugten Abwärme zu dieser zurück reflektiert. Somit trägt die Wärmesammelwand dazu bei, die von der Bedienanzeige erzeugte Abwärme in dieser zurückzuhalten und einen Wärmefluss zum Waagenfundament zu unterbinden.
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Für die Funktion der Wärmesammelwand ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials der Wärmesammelwand wichtig. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausbildung der Wärmesammelwand aus Aluminium und/oder Kupfer erwiesen. Darüber hinaus kann die Wärmesammelwand in Kunststoff eingespritzt sein.
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Die Wärmesammelwand kann ein eigenständiges Bauteil sein; sie kann aber auch der dem Fundament zugewandten Seitenwand der Bedienanzeige und/oder der der Bedienanzeige zugewandten Seitenwand des Waagenfundaments entsprechen. Besonders bevorzugt ist die Wärmesammelwand als die dem Fundament zugewandte Seitenwand der Bedienanzeige ausgebildet, wobei die Wärmesammelwand zum Fundament hin konvex gewölbt sein kann, sodass zwischen der Bedienanzeige und dem Fundament zumindest an den äußeren Rändern der einander zugewandten Seitenwände der Bedienanzeige und des Fundaments ein Freiraum bleibt. Dadurch, dass zwischen der Bedienanzeige und dem Fundament zumindest im äußeren Bereich der einander zugewandten Seitenwände ein Freiraum gelassen wird, wird die mögliche Kontaktfläche zwischen der Bedienanzeige und dem Fundament und somit die direkte Wärmeleitung von der Bedienanzeige zum Fundament klein gehalten. Zwar kann auch Abwärme der Bedienanzeige in Form von Wärmestrahlung über den mit Luft gefüllten Freiraum von der Bedienanzeige zum Waagenfundament gelangen. Dennoch wird durch den Freiraum der Wärmefluss von der Bedienanzeige zum Waagenfundament weiter reduziert.
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Alternativ kann die Wärmesammelwand als eine Platte ausgebildet sein, wobei die Kontaktfläche zwischen dem thermoelektrischen Modul und der Wärmesammelwand kleiner ist als die dem Fundament zugewandte Fläche der Wärmesammelwand. Bevorzugt kontaktiert die Wärmesammelwand das Waagenfundament direkt. So kann das Fundament mittels des thermoelektrischen Moduls aktiv gekühlt werden. Dabei stellt die Wärmesammelwand sicher, dass die von dem thermoelektrischen Modul erzeugte, kühlere Temperatur gleichmäßig über eine größere Fläche - nämlich die Fläche der Wärmesammelwand - verteilt wird. Idealerweise hat die Wärmesammelwand also eine einheitliche Temperatur. Die Temperatur des an die Wärmesammelwand angrenzenden Fundaments gleicht sich durch passive Wärmeübertragung an die Temperatur der Wärmesammelwand an.
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Bevorzugt beträgt die Dicke des Aufbaus aus thermoelektrischem Modul und Wärmesammelwand etwa 10 mm. Die Dicke der Wärmesammelwand beträgt vorzugsweise etwa 1 bis 3 mm.
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Günstigerweise ist die der Bedienanzeige zugewandte Fläche der Wärmesammelwand von einer thermischen Isolierschicht abgedeckt, in die das thermoelektrische Modul eingebettet ist. Dabei ist das thermoelektrische Modul so in die thermische Isolierschicht eingebettet, dass es die Wärmesammelwand unmittelbar kontaktiert. Durch die thermische Isolationsschicht wird der passive Wärmefluss von der Bedienanzeige zum Waagenfundament reduziert. Das Material für die thermische Isolationsschicht sollte eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen; vorzugsweise liegt diese im Bereich von 30 bis 50 mW/m*K.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Waage, die eine Wärmesammelwand aufweist. Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:
- - Messen der Umgebungstemperatur und der Temperatur der Wärmesammelwand,
- - Einstellen der Temperatur der Wärmesammelwand auf die Umgebungstemperatur durch Regeln des thermoelektrischen Moduls.
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Alternativ kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen:
- - Kalibrieren der aus der Verlustleistung resultierenden Abwärme der Bedienanzeige,
- - Kompensieren der Abwärme der Bedienanzeige durch Steuern des thermoelektrischen Moduls.
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Die Idee der Erfindung ist es, das thermoelektrische Modul so zu steuern und/oder zu regeln, dass die Temperatur der Wärmesammelwand möglichst konstant auf der Umgebungstemperatur gehalten wird. So wird auf einfache Weise verhindert, dass Wärme von der Wärmesammelwand in das Waagenfundament fließt. Um die Temperatur der Wärmesammelwand auf die Umgebungstemperatur einstellen zu können, können die beiden Temperaturen gemessen werden. Daraufhin kann das thermoelektrische Modul so geregelt werden, dass die Temperatur der Wärmesammelwand an die Umgebungstemperatur angeglichen wird.
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Alternativ zur Temperaturmessung kann die aus der Verlustleistung resultierende Abwärme der Bedienanzeige vorab kalibriert und das thermoelektrische Modul entsprechend kompensierend gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Temperatur der Wärmesammelwand ohne aufwendige Regelung auf die Umgebungstemperatur eingestellt werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waage im Längsschnitt;
- 2: ein vergrößerter Ausschnitt des Raums zwischen Bedienanzeige und Fundament aus 1;
- 3: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waage in teilweise geschnittener Draufsicht.
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Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waage im Längsschnitt. Die Waage 10 weist einen Wägeraum 12 und einen dem Wägeraum 12 benachbarten Systemraum 26 auf, die gemeinsam auf einem Fundament 14 stehen. Der Wägeraum 12 ist allseitig von Wägeraumwandungen 121, 122, 123, 124 umgeben. In 1 zu erkennen sind ein Wägeraumdeckel 124, ein Wägeraumboden 122 und zwei Wägeraumseitenwände, genauer eine Wägeraumvorderwand 121 und eine Wägeraumrückwand 123. In dem Wägeraum 12 ist eine Waagschale 101 angeordnet, auf die das Wägegut zum Wiegen gelegt werden muss. Die Waagschale 101 ist mit einem elektromechanischen Wägesystem (nicht eingezeichnet) verbunden, das im Fundament 14 und/oder im Systemraum 26 der Waage 10 angeordnet ist. In dem Systemraum 26, der an die Wägeraumrückwand 123 angrenzt und von einem Gehäuse umgeben ist, sind (zudem) Teile einer Waagenelektronik (nicht eingezeichnet) angeordnet. Der übrige Teil der Waagenelektronik ist von einer Bedienanzeige 16 umfasst, mittels der ein Benutzer Steuerbefehle eingeben und sich diese sowie das Wägeergebnis anzeigen lassen kann. Die Bedienanzeige 16 ist unterhalb der Wägeraumvorderwand 121 dem Waagenfundament 14 seitlich benachbart angeordnet.
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Zwischen der Bedienanzeige 16 und dem Fundament 14 befindet sich ein Raum 18. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Raum 18 als ein einseitig offener Hohlraum in der Bedienanzeige 16 ausgebildet, der- mit Ausnahme der offenen, dem Fundament 14 zugewandten Seite - durch die Gehäusewandungen 161 der Bedienanzeige 16 begrenzt ist. Wie in der Detailansicht von 2 gut erkennbar, ist in dem Hohlraum ein thermoelektrisches Modul 20 angeordnet. Das thermoelektrische Modul 20 ist über eine lösbare Rastverbindung reversibel an der Bedienanzeige 16 fixiert und steuerungstechnisch mit der Waagenelektronik verbunden (nicht eingezeichnet). Zudem ist es so in einer thermischen Isolierschicht 24 eingebettet, dass seine wärmende Seite 202 die Bedienanzeige 16 unmittelbar kontaktiert, wodurch das thermoelektrische Modul 20 thermisch mit der Bedienanzeige 16 verbunden ist. Die kühlende Seite 201 des thermoelektrischen Moduls 20 hingegen kontaktiert eine dem Fundament 14 vorgelagerte Wärmesammelwand 22, über die die kühlende Seite 201 des thermoelektrischen Moduls 20 nur mittelbar mit dem Fundament 14 thermisch verbunden ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Wärmesammelwand 22 plattenförmig und als eine Seitenwand der Bedienanzeige 16 ausgebildet, nämlich als die Seitenwand 162, die dem Waagenfundament 14 zugewandt ist. Die Wärmesammelwand 22 ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit angefertigt. Ihre Fläche 201, die die kühlende Seite 201 des thermoelektrischen Moduls 20 kontaktiert, ist kleiner als ihre Fläche 222, die das Fundament 14 kontaktiert.
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Im Betrieb reflektiert die Wärmesammelwand 22 einen Teil der von der Bedienanzeige 16 erzeugten Abwärme und absorbiert den anderen Teil. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Wärmesammelwand 22 kann die über die gesamte Fläche der Wärmesammelwand 22 absorbierte Wärme mittels des thermoelektrischen Moduls 20 von dessen kühlender Seite 201 zu dessen wärmender Seite 202 und folglich zurück zur Bedienanzeige 16 transportiert werden. Zusätzlich kühlt das thermoelektrische Modul 20 durch den direkten Kontakt seiner kühlenden Seite 201 mit der Wärmesammelwand 22 diese und somit das Fundament 14 aktiv ab. Auf diese Weise wird dem passiven Wärmefluss von der wärmeren Bedienanzeige 16 zum kühleren Fundament 14 aktiv entgegengewirkt. Zusätzlich wird der passive Wärmefluss von der Bedienanzeige 16 zum Waagenfundament 14 durch die thermische Isolierschicht 24 gemindert. Die von dem thermoelektrischen Modul 20 erzeugte, kühlere Temperatur breitet sich in der gesamten Wärmesammelwand 22 gleichmäßig aus, sodass das benachbarte Fundament 14 über die gesamte Wirkfläche 222 gekühlt wird. Dabei kann die Temperatur der Wärmesammelwand 22 auf die zuvor bestimmte Umgebungstemperatur geregelt werden. Alternativ kann die aus der Verlustleistung resultierende Abwärme der Bedienanzeige 16 vorab kalibriert und anschließend das thermoelektrische Modul 20 entsprechend kompensierend gesteuert werden.
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Durch diesen Aufbau wird die aus der Verlustleistung resultierende Abwärme der Bedienanzeige 16 zuverlässig vom Wägeraum 12 ferngehalten und die Luftschichtung im Wägeraum 12 bleibt stabil. Die Erfindung ermöglicht es somit, auch Bedienanzeigen 16 mit größerer Verlustleistung direkt seitlich benachbart des Waagenfundaments 14 zu platzieren, ohne dass die Massenanzeige des Wägeguts von der Abwärme der Bedienanzeige 16 beeinträchtigt wird.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen, zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waage in teilweise geschnittener Draufsicht. Gleiche Bezugszeichen deuten auf analoge Elemente hin. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist die Wärmesammelwand 22 zum Fundament 14 hin gewölbt. Zwischen der Bedienanzeige 16 und dem Fundament 14, genauer an den äußeren Rändern der einander zugewandten Seitenwände 162 der Bedienanzeige 16 und des Fundaments 14, bleibt also ein von Luft ausgefüllter Freiraum 181. Zwar kann Abwärme der Bedienanzeige 16 als Wärmestrahlung den Freiraum 181 passieren und so das Fundament 14 erreichen. Allerdings leitet Luft Wärme schlechter als das Material der Wärmesammelplatte 22, das eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Folglich wird die Wärmeübertragung von der Bedienanzeige 16 zum Fundament 14 durch den Luft-gefüllten Freiraum 181 zusätzlich gemindert.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Waage
- 101
- Waagschale
- 12
- Wägeraum
- 121
- Wägeraumvorderwand
- 122
- Wägeraumboden
- 123
- Wägeraumrückwand
- 124
- Wägeraumdeckel
- 14
- Fundament
- 16
- Bedienanzeige
- 161
- Gehäusewandungen von 16
- 162
- die 14 zugewandte Seitenwand von 16
- 18
- Raum
- 181
- Freiraum
- 20
- thermoelektrisches Modul
- 201
- kühlende Seite von 20
- 202
- wärmende Seite von 20
- 22
- Wärmesammelwand
- 221
- Seitenfläche von 22, die 16 zugewandt ist
- 222
- Seitenfläche von 22, die 14 zugewandt ist 24 thermische Isolierschicht
- 26
- Systemraum
