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Wägevorrichtung für auf Schienen rollende Lasten Die Erfindung betrifft
eine Wägevorrichtung für auf Schienen rollende Lasten mit einem auf einem Fundament
ruhenden, die Schienen unterstützenden Träger, welcher durch lotrechte und waagerechte
Schlitze sowie Ausnehmungen in einen lastempfindlichen Teil und in lastunempfindliche
Teile getrennt ist, wobei diese Teile durch zwischen den Schlitzen verbleibende,
vertikal elastische Stege verbunden und in die Ausnehmungen zwischen den beiden
Teilen zwei in einem vorbestimmten Abstand voneinander befindliche druckempfindliche
Meßvorrichtungen eingesetzt sind.
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Es ist bekannt, auf Schienen rollende Lasten mit Hilfe einer Waage
zu wiegen, die aus dem Waagebalken besteht, der von druckempfindlichen Meßorganen
getragen wird. Der Waagebalken trägt einen Abschnitt einer Schiene, deren obere
Seite in derselben Ebene liegt wie die zu beiden Seiten der Waage liegenden Schienenteile,
aber von disen durch eine offene Fuge an jedem Ende getrennt ist, so daß der von
der Waage getragene Schienenabschnitt sich frei in vertikaler Richtung bewegen kann.
Diese Fugen müssen so breit sein, daß der Schienenabschnitt auch dann niemals mit
den Schienenteilen zu beiden Seiten in Kontakt kommen kann, wenn ihre Länge sich
bei starker Erwärmung vergrößert. Beim Wiegen schwerer Lasten wird der von der Waage
getragene Schienenabschnitt heruntergedrückt; dadurch entsteht ein nicht unwesentlicher
Niveauunterschied zu beiden Seiten der Fuge. Die Niveauveränderung, die entsteht,
wenn eine rollende Last auf die Waage kommt, erfordert ein langsames Verschieben
der Last, da sonst die Waage in Schwingungen gerät und das Wiegen ganz unzuverlässig
wird. Da ein genaues Wiegen langsam vor sich gehen muß, wird die Ausrüstung der
Waage dabei schlecht ausgenutzt.
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Mit einer Wägevorrichtung nach der Erfindung ist es dagegen möglich,
mit sehr großer Genauigkeit Lasten zu wiegen, die mit relativ großer Geschwindigkeit
über die Wägeanordnung rollen. Zu diesem Zweck wird eine Wägevorrichtung der oben
bezeichneten Art so ausgebildet, daß erfindungsgemäß in den oberen, die Schienen
tragenden Stirnflächen des lastempfindlichen Teils auf einem Teil seiner Länge Aussparungen,
welche sich von senkrechten Trennschlitzen zwischen dem lastempfindlichen Teil und
den lastunempfindlichen Teilen gegeneinander nach innen erstrecken und die Oberkante
des lastempfindlichen Teils von der Unterkante der Schiene trennen, angeordnet sind,
derart, daß die Last nach dem Passieren der Trennschlitze der Schienen durchbiegt
und diese weich an den lastempfindlichen Teil anlegt.
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Die elastisch nachgiebigen Teile des Schienenabschnittes bewirken,
daß der Übergang zwischen dem lastempfindlichen und dem lastunempfindlichen Teil
einmal fugenlos wird und zum anderen Stöße elastisch aufgenommen werden, so daß
sie keine Schwingungen in der Wägevorrichtung auslösen können. Dadurch, daß der
Spalt sehr schmal ist, von der Größenordnung 10 bis 20 ,u, wird die Vertikalbewegung
der Schiene ganz vernachlässigbar; dies hat zur Folge, daß der Schienenabschnitt
äußerst schnell in Kontakt mit dem lastempfindlichen Teil kommt, wenn ein Rad über
den elastischen Teil des Schienenabschnittes rollt. Dies bewirkt in Verbindung mit
dem fugenlosen Übergang zwischen dem lastunempfindlichen und dem lastempfindlichen
Teil, daß die rollende Last eine bedeutend größere Geschwindigkeit haben kann als
bei bekannten Anordnungen, und die Kapazität der Meßanordnung wird dadurch von einer
ganz anderen Größenordnung, während gleichzeitig das Wägen exakter wird.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, in welcher
eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels dargestellt ist, näher erläutert.
Die Anordnung besteht im wesentlichen aus einem Halter oder Träger 1 mit einer Anzahl
Schlitzen und Ausnehmungen, deren Aufgaben später erklärt werden sollen, sowie aus
zwei druckempfindlichen Meßvorrichtungen. Der Halter ist aus starkem Eisenblech
hergestellt und ruht auf einem Fundament 2, zweckmäßig
aus Beton.
Der Halter ist in einen Eisenbahnschienenweg eingesetzt, wobei die Schiene3 bei
4 und 9 durchgeschnitten und der Halter in den Schienenweg hineingeschoben ist.
Auf der Oberseite des Halters ist eine Schiene 6 derselben Dimension wie der Kopf
der Schiene 3 aufgeschweißt, die aber aus Eisen von einer besseren Qualität ausgeführt
ist, um bessere Eigenschaften der Anordnung zu erhalten. In einem vorbestimmten
Abstand von jedem Ende des Halters ist ein vertikaler Schlitz 7 ausgenommen, der
sich von der unteren I(ante der Schiene 6 nach unten zu einem horizontalen Schlitz
8 erstreckt. Die Abschnitte 9 des Halters, die sich zwischen den Enden des Halters
und einer Vertikalebene durch die Schlitze 7 befinden, tragen die Last, die sich
auf der Schiene 6 befindet, und diese beiden Abschnitte 9 werden die lastunempfindlichen
Teile des Halters genannt. Von jedem Schlitz 7 aus ist der Halter in seinem unmittelbar
unter der Schiene 6 liegenden Teil mit einer horizontalen Ausnehmung 10 versehen,
die sich gegen die Mitte des Halters erstreckt. In jede dieser Ausnehmungen ist
ein Distanzstück 11 eingelegt. Diese Distanzstücke haben eine solche Dicke, daß
zwischen ihnen und der Schiene 6 ein sehr schmaler Spalt 12 entsteht, so daß die
Schiene im unbelasteten Zustand nicht an den Distanzstücken 11 anliegt. Die Schiene
6 ist ziemlich nachgiebig gegen Druck in vertikaler Richtung, so daß, wenn ein belastetes
Rad auf den Teil oberhalb des Spalts 12 rollt, die Schiene nach unten zur Anlage
mit dem Distanzstück 11 kommt.
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Unter jedem der horizontalen Schlitze 8 ist ein weiterer horizontaler
Schlitz 13 ausgenommen. Seine beiden einander zugekehrten horizontalen Flächen 14
und 15 sind genau bearbeitet und bilden Anlageflächen für zwei mit Vorspannung eingespannte
druckempfindliche Meßvorrichtungen 16. Diese bestehen aus einem Kern magnetostriktiven
Materials, der mit zwei Wicklungen versehen ist, von denen die eine eine Erregerwicklung
ist, die mit Wechselstrom geeigneter Frequenz gespeist wird, während die andere
eine Meßwicklung ist, die eine Spannung abgibt, deren Amplitude im wesentlichen
proportional der mechanischen Kraft ist, die den Kern beeinflußt.
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Jeder Schlitz 13 hat weiter an seinem der Mitte des Halters zugekehrten
Ende eine sich gegen die Mitte und nach unten erstreckende Öffnung 17, die hier
im wesentlichen dreieckig ist, die aber auch anders aussehen kann. Unterhalb der
Öffnungen 17 ist noch ein langgestreckter schmaler Schlitz 18 ausgenommen. Der größte
Teil des unter dem Schlitz 18 gelegenen Teiles des Halters ist gegen die Unterlage
von einer Ausnehmung 19 getrennt.
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Das Material zwischen den Schlitzen 8 und 13 bildet eine in vertikaler
Richtung federnde Membran 20. In derselben Weise enstehen zwischen den Öffnungen
17 und dem Schlitz 18 zo'ei federnde Membranen 21 und zwischen den Schlitzen 18
und der Ausnehmung 19 eine weitere Membran 22.
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Der zentrale Teil des Halters, der in vertikaler Richtung von der
Schiene 6 und dem Schlitz 18 und in horizontaler Richtung von den Schlitzen 7, 8
und 13 und den Öffnungen 17 begrenzt wird, wird der lastempfindliche Teil 23 der
Anordnung genannt.
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Dieser Teil wird hauptsächlich von den druckempfindlichen Meßvorrichtungen
16 getragen, da sowohl die Schiene 6 als auch die Membranen 20 und 21 ver-
hältnismäßig
nachgiebig in der Meßrichtung, aber starr in horizontaler Richtung sind, so daß
sie den lastempfindlichen Teil abstützen und Seitenkräfte aufnehmen, die dadurch
nicht die druckempfindliche Meßvorrichtung 16 beeinflussen können. Die zwischen
dem Schlitz 18 und der Ausnehmung 19 liegende Membran 22 nimmt eventuelle Spannungen
im Halter auf, so daß diese nicht auf den lastempfindlichen Teil einwirken und die
Messung beeinflussen können.
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Wenn ein Rad eines Lastwagens von links angerollt kommt, die Fuge
4 passiert und auf die Schiene 6 aufrollt, geschieht nichts, solange es links vom
Schlitz 7 ist. Die Last wird dann von dem lastunempfindlichen Teil 9 aufgenommen
und auf das Fundament 2 übertragen. Sobald das Rad den Schlitz 7 passiert hat, federt
die Schiene 6 nach unten durch zur Anlage mit dem Distanzstück 11, und die ganze
Last wird vom lastempfindlichen Teil 23 aufgenommen. Die durch die Last verursachte
Druckbeanspruchung wird zum allergrößten Teil von der linken druckempfindlichen
Meßvorrichtung aufgenommen, welche damit ein Signal abgibt, das im wesentlichen
der ganzen Last entspricht. Solange die Last sich fast nur über der linken Meßvorrichtung
befindet, ist die Kraft, die die rechte Meßvorrichtung beeinflußt, ziemlich klein.
Je weiter sich das Rad nach rechts bewegt, um so ein immer größerer Teil der Last
wird auf die rechte Meßvorrichtung übertragen, was eine entsprechende Entlastung
der linken Meßvorrichtung zur Folge hat. Wenn das Rad sich über der rechten Meßvorrichtung
befindet, ist die linke ganz unbelastet. Daraus geht hervor, daß die Summe der Aussignale
von den beiden Meßvorrichtungen proportional der Last ist. Durch Anordnen der beiden
Meßvorrichtungen in einem vorbestimmten Abstand voneinander erhält man genügend
Zeit für ein sicheres Wägen der passierenden Last. Es ist auch ersichtlich, daß
man durch Erhöhen des Abstandes zwischen den Meßorganen die Geschwindigkeit der
rollenden Last erhöhen und doch noch genügend Zeit zum Messen haben kann.
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Um eventuelle Unsicherheiten des Wägens zu vermeiden, die auf Grund
von Eigenschwingungen oder Vibrationen entstehen könnten, wenn die Schiene 6 gegen
das Distanzstückll anliegt, kann man das Messen nur während eines Teils des Zeitintervalls
ausführen, in dem beide Meßvorrichtungen von der Last beeinflußt sind. Man kann
daher z. B. so verfahren, daß die Anzeige- oder Registriervorrichtung, der die Ausgangssignale
von den Meßvorrichtungen 16 zugeführt werden, nur eingeschaltet ist, wenn der Unterschied
zwischen den beiden Ausgangssignalen einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
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Die Bestimmung der Länge der nutzbaren Wägestrecke, d. h. im Prinzip
des Abstandes zwischen den beiden vertikalen Schlitzen 7, kann verschieden erfolgen,
und zwar je nach der Konstruktion, wobei in erster Linie der Radabstand der Wagen,
deren Last gemessen werden soll, entscheidend ist. Es ist auch denkbar, bei Zwei-
oder Dreiachsenwagen die Belastung eines jeden Rades für sich zu messen. Bei Drehgestellwagen
kann es zweckmäßig sein, jedes Drehgestell für sich zu messen, wobei man schließlich
auch den ganzen Wagen auf einmal messen kann.
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Bei Bestimmung der Nettolast, die beispielsweise auf einem Erzzug
befördert wird, verfährt man so, daß der leere Zug über die Wägevorrichtung gefahren
und
die Belastung von sämtlichen Radachsen gemessen und addiert wird. Nach Beladen wird
der Zug erneut über die Waage gefahren, und der Unterschied zwischen den beiden
Registrierungen entspricht dann der Nettolast.
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In der Zeichnung ist nur die Anordnung für die Schiene in einer Wägevorrichtung
von auf Schienen laufenden Fahrzeugen veranschaulicht. Natürlich gibt es eine ähnliche
Anordnung auch für die andere Schiene. Die beiden Anordnungen sind zweckmäßig zu
einer Einheit zusammengebaut, die in der Fabrik fertiggestellt und auf dem Wägeplatz
im Fundament 2 montiert werden kann.
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Neben dieser als Beispiel erläuterten Ausführungsform ist es jedoch
möglich, die Anordnung zum Wägen von anderen Fahrzeugen als auf Schienen laufenden
zu verwenden. Hängende Lasten auf Kränen und Drahtseilbahnen können mit einer derartigen
Wägevorrichtung ebenfalls gewogen werden, wobei diese in Laufkran- und Drahtseilbahnen
eingebaut ist.