DE202008017708U1

DE202008017708U1 - Waage zur Wägung von elektrostatisch aufgeladenem Wägegut

Info

Publication number: DE202008017708U1
Application number: DE202008017708U
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Lab Instruments GmbH and Co KG
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2018-12-18

Abstract

Waage mit einer Waagschale (2), mit einem die Waagschale umgebenden Windschutz (3), wobei der Windschutz aus mindestens einem feststehenden Wandelement (31, 32) und mindestens einem zum Beschicken der Waagschale beweglichen Wandelement (33, 34, 35) besteht, und mit einer an einem feststehenden Wandelement (32) angeordneten Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstromes zum Abbau von elektrostatischen Aufladungen des Wägegutes, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstromes mindestens in zwei Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) unterteilt ist, von denen der eine positive Ionen und der andere negative Ionen erzeugt, und dass die Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) räumlich getrennt an einem feststehenden vertikalen Wandelement (32) des Windschutzes (3) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage mit einer Waagschale, mit einem die Waagschale umgebenden Windschutz, wobei der Windschutz aus mindestens einem feststehenden Wandelement und mindestens einem zum Beschicken der Waagschale beweglichen Wandelement besteht, und mit einer an einem feststehenden Wandelement angeordneten Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstromes zum Abbau von elektrostatischen Aufladungen des Wägegutes.
Eine Waage dieser Art ist aus der EP 1 106 978 B1 bekannt.
Dort wird durch einen Ventilator an der Rückwand des Windschutzes Luft aus dem Wägeraum abgesaugt, mit positiven und negativen Ionen angereichert und dann in den Wägeraum zurückgeleitet. Während der Wägung wird der Ventilator üblicherweise abgeschaltet.
Nachteilig an dieser bekannten Waage ist, dass der Luftstrom des Ventilators pulverförmiges Wägegut in flachen Gefäßen aus dem Gefäß blasen kann und so Anlass zu falschen Wägeergebnissen ist.
Eine Ionisierungsvorrichtung ohne Ventilator ist bereits aus der deutschen Patentschrift 705 715 bekannt. Dort befinden sich in einem Funkenstreckenraum, der unterhalb des Wägeraumes angeordnet ist und mit diesem durch ein Sieb verbunden ist, mehrere vertikal nach oben stehende Spitzen, die gemeinsam an eine Hochspannungsquelle angeschlossen sind; das Sieb wirkt dabei als großflächige Gegenelektrode. Dadurch wird ein nach oben gerichteter sogenannter elektrischer Wind erzeugt, der durch die Wärmeentwicklung der Funkenstrecken noch verstärkt wird. – Dieser vertikale Luftstrom, der die Waagschale von unten trifft, führt jedoch zu einer Verschiebung des Nullpunktes der Waage und damit zu Messfehlern. Außerdem entladen sich viele Ionen schon an der geerdeten metallischen Waagschale, sodass oberhalb der Waagschale zum Ableiten der elektrostatischen Aufladung des Wägegutes nur noch ein geringer Teil der erzeugten Ionen zur Verfügung steht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Waage der eingangs genannten Art eine Ionisierungsvorrichtung anzugeben, die ohne Ventilator auskommt, keine Nullpunktverschiebung erzeugt und eine genügend große Zahl an Ionen in der Nähe des Wägegutes zur Verfügung stellt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstromes mindestens in zwei Teilionisatoren unterteilt ist, von denen der eine positive Ionen und der andere negative Ionen erzeugt, und dass die Teilionisatoren räumlich getrennt an einem feststehenden vertikalen Wandelement des Windschutzes angeordnet sind.
Durch die Aufteilung der Ionisierungsvorrichtung in einen Teilionisator, der positive Ionen erzeugt, und einen Teilionisator, der negative Ionen erzeugt, und durch deren räumliche Trennung werden zwei getrennte Ionenwolken erzeugt, sodass die Gefahr der direkten Ladungsrekombination sehr gering ist. Dadurch reicht die Lebensdauer der Ionenwolken aus, dass sie ohne Ventilatorunterstützung durch ihre Anfangsgeschwindigkeit vom Ionisator sich weit in den Wägeraum hinein und damit bis zum Wägegut ausbreiten. Durch die Anordnung der Teilionisatoren an einer vertikalen Wand erhalten die Ionenwolken im Wesentlichen nur eine horizontale Geschwindigkeit, sodass keine vertikalen, das Wägeergebnis verfälschenden Kräfte auf die Waagschale und/oder das Wägegut ausgeübt werden. Außerdem baut sich zwischen den unterschiedlich gepolten Spitzenelektroden der beiden Teilionisatoren und zwischen den beiden – ebenfalls unterschiedlich geladenen – Ionenwolken ein elektrisches Feld auf, sodass die beiden Ionenwolken sich aufeinander zu bewegen und bei richtiger Dimensionierung sich in der Gegend der Waagschale und des Wägegutes treffen. Dadurch ist dort ein optimaler Abbau von elektrostatischen Aufladungen gewährleistet.
Üblicherweise sind die beiden seitlichen Wandelemente des Windschutzes einer Waage beweglich, während das vordere und das rückseitige Wandelement feststehen. Um den Einblick in den Wägeraum nicht zu behindern, werden daher die Teilionisatoren zweckmäßigerweise an der Rückwand angeordnet.
Vorteilhafterweise werden die Teilionisatoren in waagerechter Richtung beabstandet am vertikalen Wandelement angeordnet. Dadurch bleibt die Bewegungsrichtung der Ionenwolken auch unter dem Einfluss des elektrischen Feldes und der unterschiedlichen Ladung immer im Wesentlichen waagerecht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstromes vier Teilionisatoren auf, von denen je zwei positive und zwei negative Ionen erzeugen. Diese vier Teilionisatoren werden vorteilhafterweise etwa in den Ecken eines Rechteckes angeordnet. Nur durch das elektrische Umschalten der Polarität der Teilionisatoren können dadurch entweder – bei jeweils gleicher Polung der beiden übereinander liegenden Teilionisatoren – zwei übereinander in verschiedener Höhe über der Waagschale sich ausbreitende waagerechte Ionenwolken erzeugt werden und so auch hohes Wägegut sicher entladen werden, oder – bei gleicher Polung der diagonal gegenüberliegenden Teilionisatoren – zusätzlich zu den in verschiedener Höhe über der Waage sich ausbreitenden Ionenwolken zwei vertikale „Ionenvorhänge” seitlich neben der Waagschale erzeugt werden, sodass das Wägegut schon beim langsamen Einbringen in den Wägeraum entladen wird.
Bei zwei Teilionisatoren werden diese selbstverständlich gemeinsam ein- bzw. ausgeschaltet. Bei vier Teilionisatoren können diese paarweise ein-, aus- bzw. umgeschaltet werden. Bei niedrigem Wägegut kann z. B. nur das untere Paar eingeschaltet werden. Bei geöffnetem seitlichen Wandelement, können die vier Teilionisatoren zur Erzeugung des „Ionenvorhanges” in diagonal gleicher Polung betrieben werden, um die Entladung des Wägegutes schon beim Einbringen zu erreichen, und nach dem Schließen des seitlichen Wandelementes wird nur noch das untere Paar Teilionisatoren betrieben. Allgemein können die Teilionisatoren beliebig nach einem vorgegebenen Programm oder vom Bediener über Bedienelemente ausgewählt oder durch weitere Sensoren gesteuert aktiviert werden. Z. B. kann die Waage einen Luftfeuchtesensor enthalten und die Zeitdauer der Aktivierung wird in Abhängigkeit von der gemessenen Luftfeuchte variiert.
Um den Verlauf des elektrischen Feldes im Wägeraum reproduzierbar zu halten und dadurch auch eine reproduzierbare Bewegung der Ionenwolken zu gewährleisten, werden alle Wandflächen zweckmäßigerweise auf gleichem Potential gehalten; dazu bestehen alle Wandelemente und die Waagschale zweckmäßigerweise aus einem elektrisch leitfähigen Material oder sind zumindest durch eine elektrisch leitfähige Schicht leitend gemacht und sind alle elektrisch leitend miteinander und mit dem Gehäuse verbunden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben.
Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht der Waage,
2 einen Schnitt durch einen Teilionisator und
3 einen horizontalen Schnitt durch den Wägeraum der Waage mit eingezeichneten Ionenwolken.
Die in 1 perspektivisch dargestellte Waage besteht aus einem Gehäuse 1, mit einem Gehäuseunterteil 1' und einem rückwärtigen Gehäuseteil 1'', einer Waagschale 2 und einem Windschutz 3. Der Windschutz 3 besteht dabei aus einem vorderen durchsichtigen Wandelement 31 (Frontscheibe), einem rückseitigen Wandelement 32, zwei seitlichen beweglichen Wandelementen 33 und 34 und einem beweglichen oberen Wandelement 35. Die untere Begrenzung des vom Windschutz umgebenen Wägeraumes erfolgt durch die Oberseite 36 des Gehäuseunterteiles 1'. Die beweglichen Wandelemente 33, 34, und 35 sind mittels Gleitführungen 37 beweglich, die Betätigungsgriffe sind mit 38 bezeichnet. (Selbstverständlich können die beweglichen Wandelemente auch motorisch bewegt werden.) Das eigentliche Wägesystem ist unterhalb der Waagschale im Gehäuseunterteil 1' angeordnet und daher nicht erkennbar. Die Anzeige der Waage ist nicht eingezeichnet, sie kann an der Vorderseite des Gehäuseunterteiles oder in einem separaten Gehäuse untergebracht sein. Die Elektronik der Waage ist ebenfalls nicht eingezeichnet, sie kann im Gehäuseunterteil, im rückwärtigen Gehäuseteil oder zusammen mit der Anzeige in einem separaten Gehäuse untergebracht sein.
Am rückseitigen Wandelement erkennt man vier Teilionisatoren 4, 5, 6, und 7, von denen die beiden Teilionisatoren 6 und 7 optional sind. Die beiden Teilionisatoren 4 und 5 sind waagerecht beabstandet, der eine Teilionisator erzeugt positive Ionen, der andere Teilionisator erzeugt negative Ionen. Die beiden Teilionisatoren 4 und 5 werden gemeinsam aktiviert indem Hochspannungen verschiedenen Vorzeichens an ihre Spitzenelektroden 11 angelegt werden. Ein Teilionisator ist in 2 vergrößert im Schnitt dargestellt. Man erkennt die Spitzenelektrode 11, eine Isolierbuchse 12 und das rückseitige Wandelement 32. Die Isolierbuchse weist am vorderen, dem Wägeraum zugewandten Ende einen Wulst 13 auf, der als Berührungsschutz dient und gleichzeitig verhindert, dass Ladungsträger direkt von der Spitzenelektrode zum metallischen Wandelement 32 gelangen können. Die Schaltung zur Hochspannungserzeugung und die elektrische Verbindung zur Spitzenelektrode müssen nicht erläutert werden, da sie allgemein bekannt sind.
Die Ausbreitung der erzeugten Ionen soll nun anhand der 3 erläutert werden. 3 ist ein horizontaler Schnitt durch den Wägeraum in Höhe der Teilionisatoren 4 und 5. Man erkennt das rückwärtige Wandelement 32, das vordere Wandelement 31, die seitlichen Wandelemente 33 und 34 und die Waagschale 2. In 3 ist angenommen, dass die Spitzenelektrode des Teilionisators 4 negativ gepolt ist und negative Ionen erzeugt, und dass die Spitzenelektrode des Teilionisators 5 positiv gepolt ist und positive Ionen erzeugt. Die Ionen breiten sich in den Wägeraum hinein aus, wobei der Anfangsimpuls, den sie vom jeweiligen Teilionisator erhalten, in Zusammenwirken mit den abstoßenden Kräften der gleichnamig geladenen Ionen, den anziehenden Kräften der ungleichnamig geladenen Ionen und dem von den Spitzenelektroden der Teilionisatoren im Wägeraum erzeugten elektrischen Feld dafür sorgt, dass sich die Ionen über den ganzen Wägeraum verteilen und dort einen Ionenwolke 14 bilden. Diese Ionenwolke umgibt damit das Wägegut 8 und sorgt für den Abbau von eventuell vorhandenen elektrostatischen Aufladungen. Die in 3 nur ganz schematisch angedeutete Ionenwolke enthält natürlich in der Nähe des Teilionisators 4 vor allem negative Ionen und in der Nähe des Teilionisators 5 vor allem positive Ionen, während auf der gegenüberliegenden Seite die Anzahl der Ionen dieses Vorzeichens aufgrund von Rekombinationen deutlich absinkt. In der Symmetrieachse des Windschutzes ist die Anzahl der Ionen entgegengesetzter Ladungen in etwa ausgeglichen, dort ist der Abbau von elektrostatischer Aufladung am effizientesten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Polarität der Teilionisatoren 4 und 5 zyklisch umgeschaltet. Dadurch ist die Anzahl der Ionen beider Polarität im zeitlichen Mittel über den ganzen Raum auch bei großem Wägegut ausgeglichen.
Alle Wandelemente 31...34 und die Waagschale 8 bestehen vorteilhafterweise entweder aus einem elektrisch leitfähigen Material, z. B. Metall, oder besitzen eine elektrisch leitfähige Beschichtung und sind alle untereinander und mit dem Gehäuse 1 der Waage elektrisch leitend verbunden. Bei den beweglichen Wandelementen kann die leitende Verbindung z. B. durch Schleifkontakte oder durch leitfähiges Material der Führungen erreicht werden. Auf die Wandelemente bzw. die Waagschale auftreffende Ionen führen dann zu keiner elektrostatischen Aufladung, sodass sich kein zusätzliches elektrisches Feld im Wägeraum aufbauen kann.
In 1 sind zwei weitere Teilionisatoren 6 und 7 im oberen Bereich des rückseitigen Wandelementes 32 eingezeichnet. Diese beiden Teilionisatoren sind optional, erweitern jedoch die Möglichkeiten zur Erzeugung eines Ionenstromes in vorteilhafter Weise. Weisen die Teilionisatoren 4 und 6 die gleiche Polarität auf und die Teilionisatoren 5 und 6 die entgegengesetzte Polarität, so entstehen übereinander in verschiedener Höhe über der Waagschale zweimal die anhand von 3 beschriebenen Ionenwolken. Dies ist optimal für hohes Wägegut. Die Teilionisatoren 4...7 können jedoch auch so geschaltet werden, dass die beiden diagonal gegenüber befindlichen Teilionisatoren 4 und 7 die eine Polarität aufweisen und die beiden anderen Teilionisatoren 5 und 6 die andere Polarität. Dadurch entsteht sowohl im unteren Bereich zwischen den Teilionisatoren 4 und 5 einen Ionenwolke als auch im oberen Bereich zwischen den Teilionisatoren 6 und 7; zusätzlich entsteht zwischen den Teilionisatoren 4 und 6 ein vertikaler „Ionenvorhang” und zwischen den Teilionisatoren 5 und 7 ebenfalls ein vertikaler „Ionenvorhang”. Diese beiden „Ionenvorhänge” befinden sich seitlich neben der Waagschale und dienen dazu, dass Wägegut schon beim Beschicken der Waage elektrostatisch zu entladen. – Diese Betriebsweise wird daher vorteilhafterweise bei geöffnetem seitlichen Wandelement 33 oder 34 aktiviert. Bei geschlossenen seitlichen Wandelementen kann je nach Höhe und Breite des Wägegutes diese Betriebsweise beibehalten werden – dies ist besonders bei breitem und hohem Wägegut zweckmäßig – oder die Teilionisatoren 4 und 6 bzw. 5 und 7 werden jeweils auf gleicher Polarität gehalten – dies ist besonders für schmales und hohes Wägegut zweckmäßig – oder die beiden Teilionisatoren 6 und 7 werden ausgeschaltet und nur die Teilionisatoren 4 und 5 werden aktiviert – dies ist besonders für flaches Wägegut zweckmäßig.
Die vier Teilionisatoren 4...7 müssen nicht unbedingt in den Ecken eines Rechteckes angeordnet sein – wie gezeichnet –, der waagerecht Abstand der Teilionisatoren 6 und 7 kann auch kleiner oder größer als der waagerechte Abstand der Teilionisatoren 4 und 5 sein. Die vier Teilionisatoren befinden sich dann in den Ecken eines Trapezes.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Waage einen Luftfeuchtesensor auf. Dieser Luftfeuchtesensor kann z. B. hinter den Schlitzen 9 im rückseitigen Wandelement 32 angeordnet sein. Dann kann – in der einfachsten Variante – der gemessene Wert in der Elektronik der Waage mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden und bei unterschreiten des Schwellenwertes wird z. B. ein Warnsymbol in der Anzeige aktiviert. Der Bediener der Waage kann/muss dann selber entscheiden, welche Maßnahmen er ergreift. – Komfortabler ist es, wenn die Elektronik der Waage ein Programm (oder mehrere Programme zur menümäßigen Auswahl) enthält, das das Aktivieren der Teilionisatoren steuert. Einschaltzeitpunkt und Einschaltdauer der Teilionisatoren werden dann in Abhängigkeit von der gemessenen Luftfeuchte und/oder dem Öffnungszustand der beweglichen Wandelemente und/oder dem Signal weiterer Sensoren in optimaler Weise gesteuert. Ein solcher weiterer Sensor kann z. B. ein Sensor für die Höhe des Wägegutes sein, z. B. in Form einer horizontalen Lichtschranke und bei flachem Wägegut werden die oberen Teilionisatoren 6 und 7 bei geschlossenem Windschutz nicht aktiviert. – Auf diese Weise muss der Bediener der Waage sich um Einzelheiten bei der elektrostatischen Entladung des Wägegutes nicht kümmern.

1: Gehäuse
1': Gehäuseunterteil
1'': rückwärtiges Gehäuseteil
2: Waagschale
3: Windschutz
4: Teilionisator
5: Teilionisator
6: Teilionisator
7: Teilionisator
8: Wägegut
9: Schlitz
11: Spitzenelektrode
12: Isolierbuchse
13: Wulst
14: Ionenwolke
31: vorderes Wandelement (feststehend)
32: rückseitiges Wandelement (feststehend)
33: bewegliches Wandelement
34: bewegliches Wandelement
35: bewegliches Wandelement
36: Oberseite des Gehäuseunterteils 1'
37: Gleitführung
38: Betätigungsgriff

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1106978 B1 [0002]
- DE 705715 [0005]

Claims

Waage mit einer Waagschale (2), mit einem die Waagschale umgebenden Windschutz (3), wobei der Windschutz aus mindestens einem feststehenden Wandelement (31, 32) und mindestens einem zum Beschicken der Waagschale beweglichen Wandelement (33, 34, 35) besteht, und mit einer an einem feststehenden Wandelement (32) angeordneten Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstromes zum Abbau von elektrostatischen Aufladungen des Wägegutes, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstromes mindestens in zwei Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) unterteilt ist, von denen der eine positive Ionen und der andere negative Ionen erzeugt, und dass die Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) räumlich getrennt an einem feststehenden vertikalen Wandelement (32) des Windschutzes (3) angeordnet sind.
Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teilionisatoren (4, 5) waagerecht beabstandet an einem feststehenden vertikalen Wandelement (32) des Windschutzes (3) angeordnet sind.
Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstromes in vier Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) unterteilt ist, von denen zwei positive Ionen und zwei negative Ionen erzeugen.
Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) in den Ecken eines Rechteckes oder eines Trapezes an einem feststehenden vertikalen Wandelement (32) angeordnet sind.
Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilionisatoren, die positive Ionen erzeugen, und die Teilionisatoren, die negative Ionen erzeugen, jeweils diagonal gegenüber angeordnet sind.
Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) an dem rückseitigen Wandelement (32) des Windschutzes (3) angeordnet sind.
Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilionisatoren (4, 5) gemeinsam ein- und ausschaltbar sind.
Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage einen Luftfeuchtesensor aufweist und dass der Einschaltzeitpunkt und die Einschaltdauer der Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) in Abhängigkeit von der gemessenen Luftfeuchte, dem Öffnungszustand der beweglichen Wandelemente (33, 34, 35) und/oder einem vorgegebenen Wägeprogramm steuerbar sind.
Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarität der Teilionisatoren (4, 5, 6, 7) zyklisch umschaltbar ist.
Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wandelemente (31...35) und die Waagschale (2) aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen oder eine elektrisch leitfähige Schicht aufweisen und elektrisch leitend mit einem Gehäuse (1) der Waage verbunden sind.