DE1902774A1 - Waage - Google Patents

Description

STAMICARBON IT.V. ' ^

van der Maesenstraat 2

Heerlen/NIEDERLANDE

Waage

Die Erfindung betrifft eine Waage, insbesondere Feinwaage, mit einem Waagebalken, der zwischen seinen Enden um eine waagerechte Achse drehbar aufgehängt ist und über eine Gelenkverbindung mit einem das zu wägende Material aufnehmenden Träger verbunden ist.

Bei den bisher bekannten Waagen ist es nicht möglich, den Einfluß von TemperaturSchwankungen auf die Länge des Waagebalkens auszugleichen, es sei denn, daß die Längenänderungen des Waagebalkens dadurch möglichst gering gehalten werden, daß der Balken aus Quarzglas besteht. Ein solcher Quarzglas-Waagebalken ist jedoch schwierig herzustellen.

Schwankungen der Umgebungstemperatur können zwar dadurch verhindert werden, daß die Waage insgesamt in einem Gehäuse untergebracht wird, dessen Innenraum durch thermostatische Regelung auf einer gleichbleibenden Temperatur gehalten wird. Aber auch ein derartiges Gehäuse ist kostspielig und toe*hindert die Durchführung des Wiegevorgangs. Insbesondere ist eine solche Waage nicht transportabel. Sie eignet sich auch nicht für thermogravimetrische Bestimmungen.

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Ein weiterer Nachteil der "bekannten Waagen "besteht iarin, daß die zu wiegende Last schwingen kann. Häufig wird eine nicht-schwingende Waagschale verlangt, die* derart angeordnet ist, daß sich ihre Stellung nicht wesentlich in Abhängigkeit von der lage des zu wiegenden Materials auf. der Schale ändert und demgemäß das Meßergebnis hierdurch nicht "beeinflußt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, zweckmäßige und widerstandsfähige Waage zu schaffen, bei der die genannten Schwierigkeiten vermieden werden. Die zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagene Waage kennzeichnet sich durch einen zweiten, ebenfalls zwischen seinen Enden um eine waagerechte Achse drehbaren Balken, der mit dem ersten Balken in einer gemeinsamen senkrechten Ebene liegt und mit diesem zwei einander gegenüberliegende Seiten eines Parallelogramms bildet, dessen beiden übrigen Seiten durch Verbindungsstücke gebildet werden, von denen mindestens eines starr ist und als Träger für das zu wägende Material dient, wobei die die Parallelogrammseiten bildenden Teile durch Gelenke miteinander verbunden sind, welche jeweils aus einem die Ebene des Parallelogramms senkrecht schneidenden Spanndraht bestehen, der zwischen dem gegabelten Ende des einen, das Parallelogramm bildenden Bauteils angeordnet ist und zwischen seinen Enden mit dem angrenzenden Teil der Paaitllelogra.TTiTnanordnung in Verbindung steht.

Unter einem Spanndraht wird dabei auch ein schmales Band verstanden.

Die parallelogrammartige Anordnung der Waagebalken ist bei Grobwaagen bereits bekannt. Bei diesen Waagen sind jedoch alle Drehpunkte als Schneidenlager ausgebildet. Hierdurch ist es aber nicht möglich, temperaturbedingte Längenänderungen des Waagebalkens oder des daß zu wägende Material haltenden Arms auszuschalten.

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Die erfindungsgemäße Waage hat anscheinend den Nachteil, daß Horizontalkräfte in den Befestigungspunkten des das zu wägende Gut haltenden Trägers auftreten können, welche die Länge der Waagebalken und somit das auf diese wirkende Moment, welches das Maß für das zu ermittelnde Gewicht darstellt, ändern. Der Einfluß der Horizontalkräfte wird aber, wie nachstehend noch erläutert wird, ausgeglichen.

Wie z.B. bei Dezimalwaagen ist die Lage des Wiegeguts für das Ergebnis der Wägung ohne Bedeutung. Der das Wiegegut haltende Arm kann daher mit einer Schale oder Platte versehen werden, auf der das Wiegegut jede beliebige Stellung einnehmen kann.

Bei Thermowaagen befindet sich am Ende des Waagebalkens zumeist ein senkrechter Träger für das zu wiegende Gut, der entweder in eine über dem Balk&n angeordnete Heizkamin er oder in einen darunter befindlichen Kühlbottich hineinragt. Diese bekannte Anordnung ist nicht nur hinsichtlich der räumlichen Ausbildung nachteilig, sondern gestattet es nicht, daß man in einer einzigen Messungehintereinander sowohl kühlen als auch Aufheizen kann.

Bei der erfindungsgemäßen Waage ist es dagegen möglich, den Träger für das zu wiegende Gut mit einem waagerechten Arm auszustatten, dessen Ende in einen Kasten oder ein Gehäuse zur thermischen Behandlung des Wiegegutes hineinragt. Diese Ausbildung kann deshalb gewählt werden, weil etwaige Längenänderungen des das Wiegegut tragenden Armes nunmehr bedeutungslos sind. Gleichzeitig kann der Kasten, in welchem die thermische Behandlung stattfindet, flacher als bisher ausgebildet werden, so daß die bei Messung in Gasen auftretende Turbulenz geringer als bisher ist.

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Eine gute Abdichtung des Kastens gegen den durch seine Wand geführten Arm ergibt sich dadurch, daß der Arm an der Durchtrittsstelle durch die den Kasten oder Behandlungsraum umgebende Wand von einer Büchse mit kapillarem Spiel umgeben ist, d.h. einem Spiel, das so gering ist, daß nur Gasmoleküle hindurch diffundieren können. Die Dichtungsbüchse kann ggflls. gekühlt werden, damit die auf diese Weise kondensierten schädlichen Gase nicht in den Kasten eindringen können.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert, die schaubildlich eine für thermogravimetrische Bestimmungen geeignete Waage zeigt.

Zwei Waagebalken 1 und 2 sind in einer senkrechten Ebene übereinander an waagerechten Spanndrähten - oder wie im vorliegenden Falle - an Spannbändern 3 und 4 aufgehängt. Mit dem Balken 1 ist eine Meßspule 5 verbunden, die Teil einer Drehspulenmeßeinheit 6 bildet. Die Gleichgewichtslage des Balkens 1 wird mit Hilfe einer Lampe 7 und einer lichtempfindlichen Zelle 8 ermittelt. In einem Gehäuse 9 befindet sich die Steuerschaltung, mit deren Hilfe das richtige Gleichgewichtsmoment eingestellt und das Ergebnis der Wägung angezeigt und/oder aufgezeichnet wird.

Die Waagebalken 1 und 2 sind an den Enden gegabelt. In den Gabelungen ist jeweils ein Spanndraht 10, 11, 12 und 13 befestigt. Die Spanndrähte 10 und 11 sowie 12 und 13 sind durch je ein Verbindungsstück 14, 15 miteinander verbunden. Das Verbindungsstück 15 dient zugleich als Träger für das zu wiegende Material. Die aus den Balken 1 und 2 und den Verbindungsteilen 14 und 15 bestehende Anordnung bildet ein in einer senkrechten Ebene liegendes Parallelogramm. Am Träger 15 ist ein waagerechter Arm 16 befestigt, auf dem ein Bügel 17 liegt. Der Bügel 17 dient zum Anhängen einer Schale 18.

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Der Aim 16 ragt in einen Kasten 20, in dem das Wiegegut thermisch behandelt werden kann. Der mit thermostatischer Temperaturregelung ausgestattete Kasten 20 kann sowohl gekühlt als auch beheizt werden. Der Arm 16 geht durch eine Büchse 19 in der Wandung des Kastens 20. Die Büchse 19 umgibt den Arm 16 mit kapillarem Spiel, da er nur geringe Bewegungen ausführt, von.z.B. 0,2 mm. Eine Verlängerung des Arms 16 infolge von Wärmewirkung oder Verschiebung des Bügels 17 nach rechts beeinflußt das Wiegeergebnis nicht, weil eine derartige Verlängerung oder Verschiebung ein zusätzliches, rechtsdrehende Moment auf den Träger 15 ausübt. Dadurch biegt sich der Spanndräht 12 etwas nach rechts aus, wodurch die wirksame Länge des Waagebalkens 1 zwischen dem Spannband 3 und dem Befestigungspunkt des Trägers 15 am Spanndraht 12 größer wird. Auf die Meßspule 15 wirkt somit ein rechtsdrehendes Moment.

Gleichzeitig biegt sich der Spanndraht 13 etwas nach links aus, so daß auf den Balten 2 ein linksdrehendes Moment wirkt. Im Verbindungsstück 14, das die dem Träger 15 gegenüberliegende Parallelogrammseite bildet, entsteht nun eine nach unten gerichtete Zugkraft. Dieses linksdrehende Moment gleicht das genannte rechtsdrehende Moment auf die Meßspule 5 aus, so daß eine Längenänderung des Arms 16 das Meßergebnis nicht beeinflußt.

Es ist somit möglich, den Bügel 17 zu verschieben oder durch eine Waagschale zu ersetzen, wobei es gleichgültig ist, wo sich das Wiegegut auf der Schale befindet.

Ebenso wenig ist der Dehnungskoeffizient des Werkstoffes, aus dem der Arm 16 hergestellt ist, bedeutungslos. Es besteht somit weitgehende Freiheit in der Wahl dieses Materials.

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Im Kasten 20 herrscht Hormaldruck oder ein etwas höherer Druck als normal. Es ist auch möglich, den Druck im Kasten "bis fast auf UuIl zu senken, so daß von einem Vakuum gesprochen werden kann. Da das Material, aus dem die im Kasten 20 "befindlichen Bauteile der Waage hergestellt sind, Gasspuren enthalten kann, welche besonders dann, wenn im Kasten Vakuum herrscht, austreten und die Bestimmung stören, sind diese Bauteile, im Gegensatz zu den übrigen Teilen der Waage, ausgeglüht. Durch das Ausglühen werden die Gasspuren weitestgehend entfernt. Die Büchse 19» die den Arm 16 mit kapillarem Spiel umgibt, verhindert das Eindringen von Gasspuren in den W Kasten 20, beläßt aber dennoch dem Arm 16 eine ausreichende Bewegungsfreiheit.

Eine praktisch ausgeführte Waage nach der Erfindung weist folgende Abmessungen auf: Länge der Waagebalken 1 und 2: 7 cm; Länge der Verbindungsteile 14 und 15: 5 cm; Länge des Arms 16: 25 cm.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Waage ist eine Gewichtsdifferenz von 0,1 Mikrogramm nachweisbar.

Die Erfindung ist nicht au£ Mikrowaagen beschränkt, sondern läßt sich mit Erfolg auf jede Art von Waagen anwenden.

Anstatt die Enden der Waagebalken 1 und 2 zu gabeln und mit den Spanndrähten 10, 11, 12 und 13 zu versehen, können die Gabelungen auch an den Enden der Verbindungsteile 14 und 15 angeordnet sein.

Es ist ferner möglich, die Waagebalken oder die Verbindungsstücke zum größten Teil oder in ihrer Italien Länge doppelt auszuführen. Dann erübrigt sich die Anbringung von gegabelten Enden, da die Spanndrähte nunmehr zwischen den beiden Balkenoder Verbindungsstück-Teilen befestigt werden.

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Claims (3)

Patentansprüche :

1. Waage, insbesondere Feinwaage, mit einem Waagebalken, der zwischen seinen Enden um eine waagerechte Achse drehbar aufgehängt ist und über eine Gelenkverbindung mit einem das zu wägende Material aufnehmenden Träger verbunden ist, gekennzeichnet durch einen zweiten, ebenfalls zwischen seinen Enden um eine waagerechte Achse (4) drehbaren Balken (2), der mit dem ersten Balken (1) in einer gemeinsamen senkrechten Ebene liegt und mit diesem zwei einander gegenüberliegende Seiten eines Parallelogramms bildet, dessen beiden übrigen Seiten durch Verbindungsstücke (14, 15) gebildet werden, von denen mindestens eines (15) starr ist und als Träger für das zu wägende Material dient, wobei die die Parallelogrammseiten bildenden Teile (1, 2; 14, 15) durch Gelenke miteinander verbunden sind, welche jeweils aus einem die Ebene des Parallelogramms senkrecht schneidenden Spanndraht (10, 11, 12, 13) bestehen, der zwischen dem gegabelten Ende des einen das Parallelogramm bildenden Bauteils angeordnet ist und zwischen seinen Enden mit dem angrenzenden Teil der Parallelogrammanordnung in Verbindung steht.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Träger (15) für das zu wägende Material ein waagerechter Arm (16) befestigt ist, der mit seinem freien Ende in einen Raum (20) zur thermischen Behandlung des zu wägenden Materials hineinragt.

3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Arm (16) an der Durchtrittsstelle durch die den Raum (20) umgebende Wand von einer Büchse (19) mit kapillarem Spiel umgeben ist.

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