DE3612865A1 - Kraftmesszellenanordnung zur erhoehung der messgenauigkeit von elektronischen waagen - Google Patents

Description

~ 3 —

Kraftmesszellenanprdnunq zur Erhöhung der Messgenauiqkeit von elektronischen Waagen

Die Erfindung betrifft eine Kraftmesszellenanordnung mithoher thermischer Stabilität zur Erhöhung der Messgenauigkeit von elektronischen Waagen.

γ./ Bei elektronischen Waagen, bei welchen zur Messung der Gewichtskraft mit Dehnungsmessstreifen versehene Kraftmesszellen verwendet werden, ist ein den Messwert am meisten beeinflussender Faktor die Änderung der Umweltstemperatur, da die Parameter der Kraftmesszellen in bedeutendem Mass von der Temperatur abhängen. In der Praxis ist nachgewiesen, dass bei den·modernen elektronischen Waagen der infolge der Temperaturänderung auftretende Fehler der Kraftmesszelle den grössten Beitrag zum Temperaturfehler liefert. Durch Verringerung des Temperaturfehlers der Kraftmesszellen kann somit der Fehler der gesamten Waage in bedeutendem Masse verringert werden. Von besonderer Bedeutung ist der durch die Temperaturänderung hervorgerufene Fehler bei den Waagen, die im Freien benutzt werden und bei denen-die Änderung der Umgebungstemperatur praktisch durch das Wetter bestimmt wird, desweiteren bei Kranwaagen, insbesondere bei Gusskränen, bei welchen am Anfang eines Giessereizyklusses die Temperatur der Kraftmesszelle der Umgebungstemperatur entspricht, z,B. 20⁰C beträgt, und am Ende des Giessereizyklusses die Umgebungstemperatür der Kraftmesszelle sogar 60-7O⁰C betragen kann.

Da die Änderung der Umgebungstemperatur nicht ausgeschlossen werden kann, werden zur Erhöhung der Ilessgenauigkeit im allgemeinen zwei Methoden verwendet.

Bei der einen Methode versucht man die elektrischen Parameter der Kraftmesszelle durch Verwendung von temperaturabhängigen Widerständen zu verbessern, während bei der anderen Methode zur Wärmeisolierung der Messzellen solche Materialien verwendet werden, welche über eine geringe Wärmeleitfähigkeit verfugen.

Die erste Methode hat den Nachteil, dass bei der Herstellung der Kraftmesszellen ein bedeutender Zeit-, Arbeits- und Materialaufwand erforderlich ist, da die Temperaturänderung des Zellenkörpers nur durch mehrfache Erwärmung Warmhalten und Abkühlen messbar ist, was zur Verschlechterung der Parameter der bereits aufgeklebten Messstreifen und gegebenenfalls sogar zum Ablösen des Streifens führen· kann.

Bei der zweiten Methode verhindert die Isolierung mit geringer Wärmeleitfähigkeit das Ableiten der bereits aufgenom menen Wärmemenge, wodurch diese Methode nur in stark begrenztem Mass verwendbar ist.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei elektronischen Waagen, welche zur Gewichtsmessung mit Dehnungsmessstreifen versehene Kraftmesszellen verwenden, die Genauigkeit der Waage durch Verringerung des Temperaturfehlers der Kraftmesszelle zu ve rg rosse rn.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass diese Waagen im allgemeinen über Elemente mit grosser Trägkeit verfügen, insbesondere Elemente mit grosser Wärmeträgheit, deren

■ Temperatur sich während des Betriebes der Waage nicht we- sentlich ändert. Somit kann die Aufgabe dadurch gelöst werden, dass auf irgendeine Weise gesichert wird, dass die Temperatur der Kraftmesszelle der Temperatur des über-eine.

hohe Wärmeträgheit verfügenden Systems folgt oder ent-' spricht.

Das gestellte Ziel wurde gemäss der Erfindung durch Anwendung von Wärmerohren erreicht, und zwar wurden die Kraftmesszellen und der über eine grosse Wärmeträgheit verfügende Teil des gegebenen Systems mittels Wärmerohren miteinander verbunden.

Die Wärmerohre sind an sich bekannt und solche wärmeleitende Mittel, welche gut.wärmeleitende, geschlossene eine leicht verdunstende Flüssigkeit beinhaltende Rohre sind. Die Dimensionierung der Wärmerohre ist ebenfalls bekannt, bei der Dimensionierung muss nämlich vorgegeben werden, wie viel Energie pro Zeiteinheit weiterzuleiten ist, ihre Einheit ist demzufolge Ooule/sec.

Gegenstand der Erfindung ist also eine Kraftmesszellenanordnung mit hoher thermischer Stabilität, insbesondere für 'elektronische Waagen, welche mit einem Dehnungsmessstreifenfühler versehen sind.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass zur Erhöhung der Genauigkeit der Waage mindestens eine Seite der Kraftmesszelle auf einer aus Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer, bestehenden Grundplatte engan- · liegend und eine gute Wärmeleitungsverbindung sichernd angeordnet ist, wobei die Grundplatte· mittels eines Wärme- · rohres mit einem über eine grosse Wärmeträgheit verfügenden System verbunden ist.

' Es -..ist vorteilhaft, wenn die Kraftmesszelle mit einer warmeisolie renden Hülle umgeben ist', welche aus einem Material mit grosser Schmelzwärme und. niedrigem Schmelzpunkt ge.- ^ fertigt ist. Bei mehreren nebeneinander angeordneten Kraft— messzellen sind die aus Material mit guter Wärmeleitfähigkeit bestehenden""- Grundplatten bei den einander folgenden Kraftmesszellen abwechselnd über und unter der Kraftmesszelle angeordnet.

Es ist vorteilhaft, wenn das Wärmerohr aus dem Innern der wärmeisolierenden Hülle herausgeführr ist« Die wärmeisolierende Hülle kann aus Naphthalin ausgebildet sein«

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die wärmeisolierende Hülle aus einem Bleigemisch ausgebildet.

Bei den Gusskr nen kann das über eine grosse Wärmeträgheit verfügende System durch die Kranbrücke gebildet werden« 10

Bei im Freien verwendeten Waagen wird das über eine grosse Wärmeträgheit verfügende System durch das Betonfundament der Waage gebildet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das über eine grosse Wärmeträgheit verfügende System durch das Wasserleitungssystem gebildet. .

Es ist vorteilhaft, wenn die wärmeisolxe rende Hülle mit einer weiteren Metallplatte umgeben ist.

\- Nachstehend wird die erfindungsgemässe Kraftmesszellenanordnung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1. eine mit einem weiteren Wärmeschutz ve-rsehene Aus-' führungsform der erfindungsgemässen Kraftmesszell-e, Fig. 2. ein mit einem Wärmerohr-versehene - --= spiel der erfindungsgemässen Kraftmesszellenanordnung für Gusskräne«

In Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht eines Gusskranes veranschaulicht, wobei auf dem Gusskran mit Dehnungsmessstreifen versehene Kraftmesszellen 1 angeordnet sind. Ober bei dem Gusskran für das Seilwerk ausgeschnittene öffnungen 8 können bei dem Guss sogar Flammenzungen nach oben schlagen. An dem Unterteil der Kraftmesszellen 1 ist je eine

-■4-7.-

Grundplatte 2 angeordnet, welche sich dem unteren Teil der Kraftmesszelle eng anpasst und welche aus einem Metal mit guter Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist. An der Grundplatte 2 schliesst sich einerseits ein Wärmerohr 4 an, dessen anderes Ende vorzugsweise über einen Kühlblock 5 an dem Krankörper, welcher ein über eine grosse Wärme- - trägheit verfügendes System darstellt, geführt ist. In Fig. 2 ist weiterhin halb im Schnitt eine weitere wärmeisolierende Hülle 6 veranschaulicht, welche z.B. aus·Mineralwolle besteht und die Kraftmesszelle 1 vor primären, schnellen Wärmewirkungen, z.B. Flammenzungen schützt. Das Wärmerohr 4 ist ebenfalls aus Kupfer ausgebildet und mit einer entsprechend leicht verdampfenden Flüssigkeit ge- · füllt. Diese Wärmerohre 4 können entsprechend ihrer Dimensionieruhg die entstehende grosse Wärmemenge, ableiten und die Kraftmesszelle 1 auf die Temperatur des Krankörpers und eines anderen über eine hohe Wärmeträgheit verfügende Systems zu kühlen. Das über eine hohe Wärmeträgheit verfügende System kann nicht nur ein Wärmeaufmahmesystem, sondem auch eine Wärmequelle sein, das hängt nur yon dem Vorzeichen des Stromes der Wärmemenge ab.

In Fig. 1 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kraftmesszelle -1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. An der Grundplatte 2 ist die Kraftmesszelle 1 mit entsprechend eng angepasster und eine gute Wärmeleitung sichernder Verbindungbefestigt . Die Kraftmesszelle 1 ist von einer weiteren wärmeisolierenden Hülle 6 umgeben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wärmerohr 4 aus dem Zwischenraum zwischen der wärmeisolierenden Hülle 6 und der Kraftmesszelle 1 herausgeleitet. Natürlich ist nicht nur an der unteren Teil der Kraftmesszelle 1 sondern auch an dem oberen Teil eine Grundplatte 3 anbringbar. Dann ist die Kraftmesszelle 1 sowohl von unten als auch von oben mit einem Material von guter Wärmeleitfähigkeit in Vebindung_f was bei Ableitung von je einem Wärmerohr 4 die Temperaturstabilität in der Nähe der Kraftmesszelle 1 noch

weiter erhöht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann auch eine solche Ausführungsfonn ausgebildet werden, bei welcher mehrere Kraftmesszelle 1 auf der Grundplatte 2 angeordnet vierden; die daneben befindliche Kraftmesszelle 1 wird derart ausgebildet, dass an ihrem oberen Teil die Grundplatte 3 angeordnet ist, wobei die einzelnen Kraftmesszellen 1 abwechselnd mittels Wärmerohren 4 mit dem übereine hohe Wärmeträgheit verfügenden System verbunden sind, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Krankörper. Die Anordnung der verwendeten Wärmerohre 4 wird jeweils derart bestimmt, wo eine besondere Wärmewirkung, z.B. eine Flamme, zu erwarten ist, dort kann nämlich auch eine weitere wärmeisolierende Hülle 6erforderliph sein, bzw. was als System mit grosser Wärmeträgheit verwendet wird.

Bei zum Beispiel im Freien aufgestellten Waagen oder halb-, überdeckten Waagen oder bei in ungeheizten, geschlossenen Räumen betriebenen Waagen kann als Wärmeaufnahmeelement ■ oder als Wärmequelle, d.h. als System mit hoher Wärmeträgheit das Wasserleitungsnetz verwendet werden, welches nur geringe Temperaturschwankungen zeigt. Es können natürlich auch andere Systeme mit grosser Wärmeträgheit verwendet werden, weiterhin können sogar doppelgerichtete Wärme rohpe 4 gleichzeitig verwendet werden,· welche im Sommer eine Wärmeableitung und im Winter eine Wärmezuführung sichern. Als Wärmeaufnahmelement kann bei den im Freien betriebenen Waagen das Betonfundament der Waage benutzt werden.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung·besteht darin, dass sie die Temperaturänderungen der Kraftmesszel- Ie bedeutend·^ verringert und diese als wesentlichsten Fehlerfaktor aus der Messung ausschliesst.

Die erfindungsgemässe Anordnung kann bei allen solchen -■ elektronischen Waagen .verwendet werden, bei denen die Genauigkeit durch Verringerung der Temperaturabhängigkeit

der Kraftmesszellen erhöht werden soll. Die Anordnung ist besonders vorteilhaft dort zu verwenden, wo die Kraftmesszellen grossen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, wie zum Beispiel bei den bereits erwähnten Giesspfannenwaagen, den im Freien betriebenen Waagen, usw.

Als über eine grosse Wärmeträgheit verfügendes Wärmesaugelement oder Wärmequelle können das Wasserleitungsnetz, die Kranbrücke oder andere Teile des Kranes, welche gerin- · ge Temperaturschwankungen aufweisen, sowie Materialien mit geringem Schmelzpunkt und grosser Schmelzwärme, z.B, Naphthalin, Bleigemisch, usw. verwendet werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass infolge der verringerten Inanspruchnahme der Kraftmesszellen deren Lebensdauer und Zuverlässigkeit bedeutend ansteigt, wodurch die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der gesamten Waage ebenfalls erhöht wird.

Die in unmittelbarer Nähe der Kraftmesszelle angeordnete wärmeisolierende Hülle 6 wird vorzugsvweise aus einem-Material mit geringem Schmelzpunkt und grosser Schmelzwärme ausgebildet, da diese durch das Schmelzen die Wärme von der Umgebung der Messzelle ableitet und verhindert, dass die Wärme zu der Zelle gelangt*

Ein"weiterer Vorteil, welcher durch Anwendung der erfindungsgemässen Zellenanordnung erreicht werden kann, ist darin zu sehen, dass die Erhöhung der Genauigkeit der Waagen infolge der genaueren Messung eine bedeutende Materialeinsparung zulässt.

Claims (10)

METRIPOND Merleggyär, Hodmezöväsärhely / UNGARN Kraftmesszellenanordnung zur Erhöhung der Messgenauigkeit von elektronischen Waagen Patentansprüche;

1. Kraftmesszellenanordnung mit grosser thermischer Stabilität, insbesondere für mit Dehnungsmessstreifenfühlern versehene elektronische Waagen, dadurch
gekennzeichnet , dass zur Erhöhung der

Genauigkeit der Waagen mindestens eine Seite der·Kraftmesszelle (1) auf einer aus Material mit guter Wärme-·
leitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer, bestehenden Grundplatte(n) (2,3) engangepasst und eine gute Wänpeleitverbindung sichernd angeordnet ist(sind), wobei die Grundplatte(n) (2) mittels eines Wär'merohres (4) mit einem über eine grosse Wärmeträgheit verfügenden System verbunden
ist(sind) .

2. Kraftmesszellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesszelle (1) mit einer wärmeisolierenden Hülle (6) umgeben ist, welche
aus einem Material mit grosser Schmelzwärme und niedrigem
Schmelzpunkt ausgebildet ist.

3. Kraftmesszellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, dass bei mehreren nebeneinander angeordneten Kraftmesszellen (1) die aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit ausgebildeten
Grundplatten (2,3) bei der» einander folgenden Kraftmess-

zellen (1) wechselweise über und unter der K-raftmesszelle
(1) angeordnet sind.

4. Kraftmesszellenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Wärme rohr (4) aus dem Innern der wärmeisolierenden Hülle (6)
herausgeführt ist.

5. Kraftmesszellenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die wärmeisolierende Hülle (6) aus Naphthalin ausgebildet ist.

6. Kraftmesszellenanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet , dass die wärmeisolierende Hülle (6) aus einem Bleigemisch ausgebildet ist.

7. Kraftmesszellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das über eine grosse Wärmeträgheit verfügende System bei Gusskränen durch die Kranbrücke gebildet ist.

8. Kraftmesszellenanordnung nach einem der Ansprüche 1

T5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass

das über eine grosse Wärmeträgheit verfügende System bei im Freien aufgestellten Waagen durch das Betonfundament der Waage gebildet ist.

9. Kraftmesszellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d ad u r c h g e k e- η η ζ e i c h η et , dass das über eine grosse Wärmeträgheit verfügende System durch das Wasserleitungssystem gebildet ist.

10. Kraftmesszellenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die wärmeisolierende Hülle (6) von einer weiteren Platte umgeben ist.