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Die Erfindung bezieht sich auf eine
elektronische Waage mit einem Gehäuse, das zumindest einen Wägesystemraum
zur Aufnahme eines Wägesystems
umschließt,
mit einem Windschutz, der einen Wägeraum umschließt und der
aus Teilen des Gehäuses
und mindestens einem beweglichen Wandelement gebildet ist, mit einer
Waagschale innerhalb des Windschutzes, mit mindestens einer Öffnung zwischen
dem Wägeraum
und dem Wägesystemraum
zur Ankopplung der Waagschale an das Wägesystem.
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Waagen dieser Art sind allgemein
bekannt und beispielsweise in der
DE
10108 232 beschrieben.
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Ein Problem bei diesen Waagen ist,
dass beim Öffnen
des Windschutzes die Luft aus dem Wägeraum z. T. mit der Umgebungsluft
ausgetauscht wird. Da die Luft im Wägeraum im allgemeinen etwas wärmer ist
als die Umgebungsluft, führt
der teilweise Luftaustausch zu einer Abkühlung im Wägeraum. Dieser unvermeidbare
Luftaustausch führt
aufgrund der Öffnung
zwischen Wägeraum
und Wägesystemraum
auch zu einem teilweise Luftaustausch im Wägesystemraum. Im Wägesystemraum
führt die
etwas kältere
Luft zu Temperaturgradienten im Wägesystem und dadurch bei hochauflösenden Waagen
zu fehlerhaften Änderungen
der Waagenanzeige, die allmählich
zurückgehen,
wenn die eingedrungene Luft sich erwärmt und die Temperaturgradienten
im Wägesystem
sich zurückbilden.
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Zur Verhinderung von Temperaturgradienten im
Wägesystem
ist es aus dem deutschen Gebrauchsmuster 89 00 014 bereits bekannt,
das Wägesystem
in ein gesondertes Innengehäuse
einzubauen und dieses Innengehäuse
mit allseitigem Abstand in das normale (Außen-) Gehäuse einzusetzen. Außerdem sollen
zusätzliche
Zwischenwände im
Gehäuse
den Wärmetransport
von der wärmeerzeugende
Elektronik zum Wägesystem
reduzieren. Auf diese Weise soll der Wärmeeintrag in das Wägesystem
und der Einfluss von äußeren Temperaturschwankungen
weitgehend vom Wägesystem
ferngehalten werden. Der Wärme-
bzw. Kälteeintrag durch
die in den Wägesystemraum
eindringende Luft kann dadurch jedoch nicht verhindert werden, da auch
das zusätzliche
Innengehäuse
eine Öffnung
für die
Ankopplung der Waagschale an das Wägesystem haben muss.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei
einer Waage der eingangs genannten Art die Auswirkungen des Luftaustausches
zwischen Wägeraum
und Wägesystemraum
auf das Wägesystem
zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass
der Freiraum innerhalb des Wägesystemraumes,
der nicht durch das Wägesystem
ausgefüllt
ist, durch mindestens einen Luftverdrängungskörper reduziert ist.
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Die Erfindung nutzt also die Tatsache
aus, dass die Luftmenge Δ V,
die aufgrund der Druckschwankungen Δ p beim Öffnen des Wägeraumes und beim Beschicken
oder Entnehmen von Wägegut zwischen
Wägeraum
und Wägesystemraum
ausgetauscht wird, umso kleiner ist, je kleiner das Luftvolumen
V0 des Wägesystemraumes
ist gemäß der Gleichung: Δ V
= const. · Δp · V0
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Eine Reduzierung des Luftvolumens
im Wägesystemraum
führt also
wegen der verringerten ausgetauschten Luftmenge zu einer Verringerung des Wärme/Kälteeintrages
in den Wägesystemraum. Außerdem sorgt
das verringerte Luftvolumen – besonders
der Wegfall von relativ großen
zusammenhängenden
Luftvolumina – für einen
schnelleren Temperaturausgleich, da in den verbleibenden engen Luftvolumina
das Verhältnis
von Volumen zu Grenzflächen
gering ist. Die erfindungsgemäße Maßnahme führt also
sowohl zu einer Verringerung der Größe der Störung also auch zu einer Verringerung
der Abklingzeit der Störung.
Beides wirkt sich positiv auf das Verhalten der Waage aus.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand
der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine
elektronische Waage in Seitenansicht (z. T. aufgeschnitten) in einer
ersten Ausgestaltung,
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2 eine
elektronische Waage in Seitenansicht (z. T. aufgeschnitten) in einer
zweiten Ausgestaltung,
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3 einen
Luftverdrängungskörper in
einer ersten Variante und 4 einen
Luftverdrängungskörper in
einer zweiten Variante.
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Die elektronische Waage in 1 besteht aus einem Gehäuse 1,
einem Windschutz 2 und einem Anzeige- und Bedienvorbau 3.
Das Gehäuse 1 ist
teilweise aufgeschnitten gezeigt (Bruchkante 5) und umschließt einen
Wägesystemraum 4.
Im Wägesystemraum
ist das Wägesystem 6 eingebaut.
Das Wägesystem
ist nur ganz grob angedeutet, da dessen Detailaufbau für die Erfindung
unwesentlich ist. Erkennbar ist ein Lastaufnehmer 7, der
eine Waagschale 8 trägt.
Der Lastaufnehmer ragt dabei durch eine Öffnung 10 (genauer
erkennbar in 3 und 4) im Wägeraumboden 11 hindurch.
Weiter ist am Wägesystem
ein vorkragender Arm 9 erkennbar, der mit dem Lastaufnehmer 7 verbunden
ist und der ein Justiergewicht 12 trägt. Dieses Justiergewicht kann durch
eine nicht dargestellte Hubvorrichtung angehoben/abgesenkt werden.
Auf diese Art ist in bekannter Weise eine Kalibrierung und/oder
Justierung der Waage durchführbar.
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Der Windschutz 2 besteht
aus einer feststehenden Frontscheibe 20, einer feststehenden
Rückwand 21,
die beide fest mit dem Gehäuse 1 verbunden
sind, einem beweglichen oberen Schieber, von dem nur der Schiebegriff 22 erkennbar
ist, und zwei beweglichen seitlichen Wandelementen 23 mit Schiebegriffen 24.
Der Windschutz 2 umschließt den Wägeraum 25 und die
Waagschale 8.
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Die im Vorstehenden beschriebenen
Teile der elektronischen Waage sind allgemein bekannt und daher
nur ganz kurz erläutert.
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Zur Reduzierung des Luftraumes innerhalb des
Wägesystemraumes 4 ist
bei der erfindungsgemäßen Waage
ein Luftverdrängungskörper 30 gehäusefest
eingebaut. Der Luftverdrängungskörper kann
z. B, an der Unterseite des Wägeraumbodens 11 oder
an der vorderen Wand 13 des Gehäuses 1 angebracht
sein. Der Luftverdrängungskörper verringert
das Luftvolumen innerhalb des Wägesystemraumes
und erzielt dadurch die bereits weiter oben erläuterten Vorteile. Wird der
Luftverdrängungskörper aus
einem Metall mit guter Wärmeleitung – vorzugsweise
aus Aluminium – hergestellt,
so erhöht
der Luftverdrängungskörper zusätzlich die
Wärmekapazität im Wägesystemraum,
sodass die Temperaturänderungen
und die Temperaturgradienten geringer ausfallen. Die schmalen Spalten
um den Luftverdrängungskörper herum – z. B.
der Spalt 14 – sorgen
zusammen mit der guten Wärmeleitung
des Luftverdrängungskörpers für einen
schnellen Temperaturausgleich.
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Durch den Einbau eines Luftverdrängungskörpers kann
das Luftvolumen innerhalb des Wägesystemsraumes
z. B. dann klein gehalten werden, wenn verschieden große Wägesysteme
oder verschieden große
Justiergewichte in den gleichen Wägesystemraum eingebaut werden
sollen. Bei Waagenreihen mit 100 g, 160 g oder 300g Höchstlast
sind z. B. die Wägesysteme
identisch und nur das Justiergewicht ist zweckmäßigerweise verschieden groß. Ist das
Gehäuse
dann auf das größte Justiergewicht
hin ausgelegt, so wird der bei den kleineren Justiergewichten verbleibende
Luftraum durch einen oder mehrere Luftverdrängungskörper reduziert. Dadurch ist
ein optimales Verhalten der Waage für alle Justiergewichtsgrößen erreichbar.
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In 2 ist
eine zweite Ausgestaltung der elektronischen Waage in Seitenansicht
gezeigt. Das Gehäuse 101 ist
wieder aufgeschnitten gezeigt, sodass man den Wägesystemraum 104 mit
dem Wägesystem 106 erkennt.
Der Windschutz 102 umschließt einen Wägeraum 125 mit der
Waagschale 108.
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Die in 2 gezeigte
elektronische Waage weist keine eingebauten Justiergewichte auf,
da sie beispielsweise nur mit vom Benutzer der Waage auf die Waagschale 108 zu
stellenden Justiergewichten kalibriert und/oder justiert werden
soll. Trotzdem weist das Gehäuse
Platz für
ein oder mehrere Justiergewicht(e) auf. In den Varianten ohne Justiergewicht
ist der Freiraum durch zwei Luftverdrängungskörper 130 deutlich
reduziert. Bei Varianten mit kleineren Justiergewichten kann durch
kleinere, angepasste Luftverdrängungskörper der
Freiraum entsprechend reduziert sein (nicht gezeichnet).
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In 3 und 4 sind nochmals zwei verschiedene
Ausführungsvarianten
der Luftverdrängungskörper dargestellt.
Die Luftverdrängungskörper 31 in 3 bestehen aus je einem
Aluminiumquader, der z. B. durch Ablängen von einem passenden Rechteckprofil
einfach herstellbar ist. Die Befestigung am Wägeraumboden 11 erfolgt
z. B. durch Schrauben oder Kleben.
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Die Luftverdrängungskörper 35 in 4 werden durch ein tiefgezogenes
Blech 36 gebildet, das unter dem Wägeraumbodenblech 11 angeordnet
ist. Die beiden Bleche 11 und 36 sind dabei insbesondere
um die Öffnungen 10 herum
luftdicht miteinander verbunden, sodass dort kein Luftaustausch
mit dem Innenraum 38 des Luftverdrängungskörpers 35 stattfindet. – Die Wärmekapazität dieses
hohlen Luftverdrängungskörpers ist
natürlich
nicht so groß wie
die Wärmekapazität des massiven
Luftverdrängungskörpers gemäß 3. Da aber der Luftaustausch
immer nur kurzzeitig erfolgt, ist die Eindringtiefe der thermischen
Störung
sowieso minimal, sodass der hohle Luftverdrängungskörper sich vom massiven Luftverdrängungskörper in
seiner Wirksamkeit kaum unterscheidet.
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Im Vorstehenden ist die Wirkungsweise
der Luftverdrängungskörper am
Beispiel einer Waagenreihe mit verschieden großen Justiergewichten erläutert worden.
In gleicher Weise kann auch bei einer Waagenreihe mit verschieden
großen
Wägesystemen
der Luftraum bei einem kleineren Wägesystem durch Luftverdrängungskörper reduziert
sein.
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Die Anzahl der Luftverdrängungskörper richtet
sich natürlich
in jedem Fall nach den geometrischen Erfordernissen.