DE3719775C2 - - Google Patents
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- DE3719775C2 DE3719775C2 DE3719775A DE3719775A DE3719775C2 DE 3719775 C2 DE3719775 C2 DE 3719775C2 DE 3719775 A DE3719775 A DE 3719775A DE 3719775 A DE3719775 A DE 3719775A DE 3719775 C2 DE3719775 C2 DE 3719775C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überführung,
Massenbestimmung und -abgrenzung von Flüssigkeiten, insbesondere
für Getränke wie Milch oder Bier, nach dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
Die Anordnung der einleitend gekennzeichneten Gattung
entspricht im wesentlichen der Anordnung nach dem Hauptpatent
35 45 160. Im Unterschied zur Anordnung nach dem
Hauptpatent geht die vorliegende Anordnung von
wenigstens einem Meßbehälter aus, der mit einem Zulauf und
einem Ablauf für die im Meßbehälter gestapelte Flüssigkeit
ausgerüstet ist.
Die im Hauptpatent vorgenommene Beschränkung auf
wenigstens zwei Meßbehälter, die jeweils über steuerbare
Ventilanordnungen einerseits mit einer Zulaufleitung zwecks
Befüllung aus dem Anlieferungsbehälter und andererseits mit
einer Ablaufleitung zwecks Entleerung in den Sammelbehälter
verbindbar sind, wird fallengelassen. Insbesondere das Merkmal
einer Verbindung zwischen Zulaufleitung und Meßbehälter
einerseits und Ablaufleitung und Meßbehälter andererseits im
Sinne einer zeitlich unbegrenzten, fortwährend gegenständlichen
Verrohrung entfällt als gattungsprägendes Merkmal im
Hinblick auf einen weitergefaßten Gattungsbereich.
Wie einleitend bereits festgestellt, beschränkt sich die
Anordnung nach dem Hauptpatent auf wenigstens zwei Meßbehälter,
die jeweils mit einer Zulaufleitung und einer
Ablaufleitung verbunden sind. Damit während des Wiegens
keinerlei Kraftwirkung über diese Leitungen auf die Meßbehälter
auftreten, müssen die Verbindungen von den Meßbehältern
und den zugeordneten Leitungsabschnitten im Bereich zwischen
Meßbehälter und Stützfläche außerordentlich elastisch sein. Da
die Meßbehälter erfindungsgemäß nur geringe Verschiebungen
parallel zur Stützfläche erfahren, sind an diese Leitungsverbindungen
jedoch bei weitem nicht so hohe Ansprüche zu
stellen, wie bei Anordnungen nach dem Stand der Technik, die
pendelnd aufgehängte Wiegetanks aufweisen (DE 33 32 434 C1,
DE-OS 28 21 372). Allerdings lassen sich hohe Meßgenauigkeiten
bei der Gewichtskraftbestimmung der im Meßbehälter
gestapelten Flüssigkeit mit Meßbehältern, an die die Zulauf-
und Ablaufleitung auch während des Wiegens angeschlossen sind,
generell nur mit hohem konstruktivem Aufwand realisieren.
Selbst wenn man bei Anordnungen nach dem Stand der Technik,
bei denen die Meßbehälter pendelnd aufgehängt sind, die
Nachteile durch die Unvermeidbarkeit von Kraftwirkungen
infolge Leitungsanschluß an den Meßbehälter außer acht
läßt, bleiben weitere Nachteile sowohl gegenüber Anordnungen
nach dem Hauptpatent als auch gegenüber jenen der vorliegenden
Erfindung. Zum einen benötigt ein pendelnd aufgehängter
Meßbehälter gegenüber einem gefesselten
innerhalb der Gesamtanordnung einen höheren Raumbedarf, zum
anderen benötigt ein Meßbehälter, der auspendeln kann, relativ
lange Zeit, um in die zur Wägung notwendige Ruhelage zu
gelangen. Diese Zeitspanne steht für Anordnungen zur Übernahme,
Massenbestimmung und -abgrenzung von Flüssigkeiten in
der Regel nicht zur Verfügung.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anordnung nach
dem Hauptpatent derart zu verbessern und weiterzubilden,
daß die Gewichtskraftbestimmung der im Meßbehälter gestapelten
Flüssigkeit mit noch höherer Genauigkeit und weitestgehend
frei von das Meßergebnis verfälschenden äußeren und inneren
Kraftwirkungen erfolgt.
Diese Aufgabe wird mit einer Anordnung nach dem Hauptpatent gelöst,
die nach der Erfindung gemäß dem
Kennzeichen des PA 1 ausgebildet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Meßbehälter sozusagen
über die Stützfläche gefesselt, so daß er jegliche räumliche
Neigungsbewegung des gesamten Meß- und Annahme- bzw. Abgabesystems
mitvollzieht. Es ist also gleichgültig, ob das gesamte
Fahrzeug waagerecht oder in irgendeiner Richtung des Raumes
geneigt ist. Die gesamte Anordnung, einschließlich des Sammeltanks,
des Meßbehälters und aller Leitungsverbindungen,
erfährt gegebenenfalls aufgrund der Umgebungsbedingungen eine
räumliche Schräglage. Ein Auspendeln des Meßbehälters wird
nicht mehr zugelassen. Dadurch entfällt die hochgradig
elastische Leitungsverbindung zu dem Meßbehälter, die bei
Anordnungen nach dem Stand der Technik unabdingbar sind.
Lediglich die geringe Hubbewegung bzw. Verschiebebewegung
des Meßbehälters beim Belasten der Wiegezelle, die im
Millimeterbereich liegt, ist bei einem Meßbehälter mit auch
während des Wiegens angeschlossenen Leitungen durch geeignete
elastische Leitungsanschlüsse sicherzustellen. Die anderen im
Kennzeichen des Hauptanspruchs alternativ angegebenen erfindungsgemäßen
Leitungsanordnungen und -führungen gewährleisten
von vornherein eine kraftwirkungsfreie Wägung. Über die im
Hauptpatent vorgeschlagene Anordnung der Wiegezelle in
bezug auf die Stützfläche wird eine sogenannte Hangabtriebskraft
gemessen, die allenfalls durch minimale Reibungskräfte
in der Lagerung des Meßbehälters verfälscht sein kann. Diese
Reibungskräfte lassen sich im Rahmen der tolerierbaren
Meßfehler minimieren bzw. sie sind über die Auswerteeinrichtung
als sogenannte Gerätekonstante zu berücksichtigen.
Durch Messung des Neigungswinkels der Lagerungsachse des
Meßbehälters kann aus der in Richtung der Lagerungsachse
wirksamen und gemessenen Hangabtriebskraft (Kraftkomponente
F H * der Gewichtskraft F) die tatsächlich vorhandene Gewichtskraft
F berechnet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Anordnung gemäß
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stützfläche als Rahmen
ausgebildet ist, wobei gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform der Verschiebefreiheitsgrad des Meßbehälters
durch Lagerungen innerhalb des Rahmens erreicht wird. Diese
Lagerungen können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Anordnung aus Wälzlagern oder aus Gleitlagern
bestehen. Darüber hinaus sieht eine andere Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Anordnung vor, die Lagerung des
Meßbehälters durch Membrane zu realisieren, die senkrecht zur
Lagerungsachse aufgespannt sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Anordnung sieht vor, für die Lagerung des Meßbehälters Vorkehrungen
zur radialen Fixierung zu verwenden,
die am Meßbehälter angreifen und ausschließlich Zugkräfte
übertragen. Derartige Vorkehrungen können beispielsweise
Stahlseile oder Ketten sein. Für die beiden letztgenannten
Lagerungsvarianten sprechen deren geringe Anfälligkeit
gegen Korrosion und die Tatsache, daß kein nennenswerter
Wartungsaufwand erforderlich ist.
Ist bei der Erfindung innerhalb des Rahmens
nur in Richtung seiner Lagerungsachse um wenige Millimeter
verschiebbar, so kann der Rahmen selbst mit der Gesamtanordnung
bzw. mit dem Fahrgestell des Fahrzeuges gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung
im wesentlichen ohne eigene Bewegungsfreiheitsgrade verbunden
sein. Eine begrenzte Beweglichkeit des Rahmens
gegenüber der Gesamtanordnung oder dem Fahrgestell ist
unter Umständen dann angezeigt, wenn es erforderlich sein
sollte, wie dies eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Anordnung vorsieht, aus Gründen der
Schwingungsdämpfung den Meßbehälter und die Kräfte messende
Einrichtung, die sogenannte Wiegezelle, schwingungstechnisch
von ihrer Umgebung zu trennen, indem der Rahmen über
Feder-/Dämpfungs-Elemente in der gesamten Anordnung bzw.
auf dem Fahrgestell gelagert ist.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung sieht in diesem Zusammenhang vor, daß die
Feder-/Dämpfungs-Elemente derart angeordnet sind, daß der
Schwerpunkt des zu dämpfenden Rahmens in einer durch die
Feder-/Dämpfungs-Elemente hindurchgelegt gedachten Ebene
liegt. Dadurch werden insbesondere bei Querschwingungen und
Querbewegungen die daraus resultierenden Kräftemomente,
welche durch die in den Feder-/Dämpfungs-Elementen und im
Schwerpunkt angreifenden Kräfte gebildet werden, minimiert.
Durch geeignete Auswahl und Bemessung der Feder-/Dämpfungs-Elemente
gelingt es fast immer, Resonanzerscheinungen zwischen
den anregenden Schwingungen von außen und der Eigenfrequenz
des Systems zu vermeiden.
Damit das Meßergebnis der Wägung im Rahmen der zulässigen
Toleranz von der Auswerteeinrichtung möglichst schnell
akzeptiert wird, genügt es nicht nur, Resonanzerscheinungen
zwischen den anregenden Schwingungen von außen und der
Eigenfrequenz des Systems zu vermeiden, sondern es muß auch
verhindert werden, daß die in den Meßbehälter eingeleitete
Flüssigkeit Schwing- und Schwallbewegungen über einen längeren
Zeitraum ausführt. Aus diesem Grunde sieht eine weitere
vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
vor, daß im Meßbehälter wenigstens ein Schwallblech vorgesehen
ist, das in der Meßbehälter-Längsachse orientiert ist. Darüber
hinaus sieht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung vor, mehrere Schwallbleche radial zum
Zentrum des Meßbehälters auszurichten und diese einerseits
jeweils am Mantel des Meßbehälters angreifen zu lassen und
andererseits im Zentrum des Meßbehälters miteinander zu
verbinden. Werden die Vorkehrungen zur radialen Fixierung, wie
dies eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung
vorschlägt, in der radialen Richtung der Schwallbleche und in
deren Fortsetzung nach außen angeordnet, so gelingt es auf
einfache Weise, die zur Lagerung des Meßbehälters notwendigen
Kräfte ohne Verformung des Meßbehälters in diesen einzuleiten.
Da die an den Meßbehälter herangeführten Leitungen sich
zunächst am Rahmen abstützen, ergibt die begrenzte Beweglichkeit
des Rahmens gegenüber seiner äußeren Umgebung zwar von
den Leitungen auf den Rahmen ausgeübte Kraftwirkungen jedoch
keinerlei Kraftwirkung auf den Meßbehälter. Selbstverständlich
können auch diese Leitungen unter Zwischenschaltung eines
elastischen Rohrleitungsabschnittes am Rahmen befestigt sein.
Damit die Kräfte messende Einrichtung die sogenannte
Wiegezelle, nur während der Wägung des Meßbehälters
belastet wird, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Anordnung vor, daß der Meßbehälter in
eine die Kräfte messende Einrichtung wechselweise von der
Gewichtskraft entlastete oder mit der Gewichtskraft
belastete Position überführbar ist.
Dieses wird unter anderem dadurch möglich, daß nach einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung eine sich auf der Stützfläche bzw. dem
Rahmen unmittelbar oder mittelbar abstützende Hubeinrichtung
entweder über die Kräfte messende Einrichtung oder unmittelbar
am Meßbehälter angreift, so daß dadurch die
Gewichtskraft des Meßbehälters der Wiegezelle entweder
aufgeprägt oder von dieser entfernt werden kann.
Um die Wägung des Meßbehälters von verfälschenden äußeren
Kraftwirkungen zu befreien, ist nach einer anderen vorteilhaften
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
vorgesehen, daß gleichzeitig mit der Überführung des
Meßbehälters in eine die Kräfte messende Einrichtung mit
der Gewichtskraft belastete Position der Zulaufleitungsabschnitt
und/oder der Ablaufleitungsabschnitt vom Meßbehälter
entkoppelt wird. Dies geschieht auf einfache Weise
dadurch, daß die vorstehend beschriebene Hubeinrichtung
beim Verschieben des Meßbehälters, mit dem Ziel einer
Belastung der Wiegezelle, gleichzeitig den Zulaufleitungsabschnitt
und/oder den Ablaufleitungsabschnitt vom Meßbehälter
trennt.
Um den Neigungswinkel der Anordnung gemäß der Erfindung zu
bestimmen, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
vorgesehen, daß eine Referenzmasse, die adäquat zum
Meßbehälter gelagert ist, an einer Wiegezelle angreift.
Über das Verhältnis aus der Hangabtriebskraft und der
tatsächlichen Gewichtskraft der Referenzmasse läßt sich die
Gewichtskraft des Meßbehälters auf einfachste Weise aus der
an der Wiegezelle des Meßbehälters angreifenden Hangabtriebskraft
errechnen. Ein Umweg über den tatsächlichen
Neigungswinkel ist im Rahmen dieser Berechnung nicht mehr
notwendig. In dem Maße, wie die Hangabtriebskraft der
Referenzmasse durch Neigung reduziert wird, wird auch die
Hangabtriebskraft des Meßbehälters erniedrigt.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Anordnung
gemäß der Erfindung sieht vor, daß die Meßeinrichtung zur
Bestimmung des Neigungswinkels eine über eine Achse drehbar
gelagerte Scheibe aufweist, die an ihrem Umfang mit einer
Unwucht ausgestattet ist, und bei der eine auslenkbare oder
pendelnd aufgehängte Masse ein dem Neigungswinkel gegenüber
der Senkrechten proportionales Signal erzeugt. Da die
Unwucht der Scheibe immer deren tiefste Schwerpunktlage
einstellt, ist der Auslenkungswinkel der pendelnd aufgehängten
Masse in seinem Betrag gleich dem räumlichen
Neigungswinkel der Lagerungsachse. Auf diese Weise gelingt
es sehr einfach, mit einem einzigen Meßgerät eine Raumwinkelmessung
vorzunehmen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Anordnung
gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Scheibe
bezüglich ihrer Achse mittels einer Antriebsvorrichtung
wenigstens eine volle Umdrehung ausführt. Durch diese
Maßnahme ist es möglich, quasi auf dynamischem Wege den
räumlichen Neigungswinkel der Lagerungsachse zu ermitteln.
Während bei der vorgenannten Ausführungsform so lange
gewartet werden muß, bis sich die Scheibe mit ihrer Unwucht
in ihre tiefste Schwerpunktlage eingependelt hat, ist bei
dieser Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung
lediglich sicherzustellen, daß die Scheibe wenigstens eine
volle Umdrehung bezüglich ihrer Achse ausführt. Selbstverständlich
muß die Winkelgeschwindigkeit in diesem
Zusammenhang derart bemessen sein, daß keine die Auslenkung
der Masse beeinflussenden Fliehkräfte auftreten. Da erfindungsgemäß
wenigstens eine volle Umdrehung der Scheibe
vorgesehen ist, durchläuft die auslenkbare oder pendelnd
aufgehängte Masse in jedem Falle einmal die Stelle, bei der
sie ihre tiefste Schwerpunktlage einnimmt. Die tiefste
Schwerpunktlage markiert aber gleichzeitig auch den räumlichen
Neigungswinkel der Lagerungsachse der Scheibe.
Eine andere Ausgestaltung der Anordnung gemäß der Erfindung
sieht vor, daß der Meßbehälter in seinem oberen und
unteren Bereich jeweils mit einer den Flüssigkeitsstand
meldenden Sonde ausgestattet ist. Die untere Sonde bietet
die Möglichkeit, auf eine vollständige Entleerung des
Meßbehälters zu verzichten und den Entleerungsvorgang bei
Erreichen der unteren Sonde abzubrechen. Zum einen wird
dadurch verhindert, daß die dem Meßbehälter nachgeschaltete
Pumpe Luft saugt, zum anderen ist das vollständige Entleeren
des Meßbehälters nur dann sinnvoll, wenn auf eine
Verwiegung des leeren Behälters verzichtet, d. h. wenn das
Tara-Gewicht des Behälters zur Gewichtskraftberechnung
der im Meßbehälter gestapelten Flüssigkeit herangezogen werden
kann. Dies geht aber mit ausreichender Genauigkeit nur dann,
wenn sich der Meßbehälter vollständig entleert hat. In der
Regel steht aber diese Zeit, die bei viskosen oder hochviskosen
Flüssigkeiten sehr lang sein kann, nicht zur
Verfügung.
Aus dem Hauptpatent ist bereits eine Anordnung bekannt,
bei der der Zulaufleitungsabschnitt und der Ablaufleitungsabschnitt
jeweils über einen elastischen Rohrleitungsabschnitt
an den Meßbehälter angeschlossen sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Anordnung sieht vor, daß der Zulauf- und der Ablaufleitungsabschnitt
jeweils über eine Kupplung an den Meßbehälter
angeschlossen sind. Dadurch gelingt es, die
Gewichtskraftbestimmung der im Meßbehälter gestapelten
Flüssigkeit vollständig frei von das Meßergebnis verfälschenden
äußeren Kraftwirkung durchzuführen.
Den gleichen Vorteil erreicht man, wenn, wie dies eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung vorsieht, der Zulaufleitungsabschnitt über eine
Behälteröffnung in den Meßbehälter berührungsfrei hineingeführt
und der Ablaufleitungsabschnitt über eine Kupplung
an den Meßbehälter anschließbar ist.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung
erreicht den gleichen Vorteil dadurch, daß der Zulaufleitungsabschnitt
über eine Behälteröffnung in den Meßbehälter
berührungsfrei hineingeführt und der Ablaufleitungsabschnitt
entweder von dem Meßbehälter berührungsfrei mittels
eines Auffanggefäßes fortgeführt oder aus dem Meßbehälter
berührungsfrei herausgeführt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Verfahrens mittels
einer Anordnung gemäß der Erfindung sieht vor, daß mit der
zu überführenden Flüssigkeit ein mit wenigstens zwei
Meßbehältern ausgestattetes Meßsystem wechselweise bzw. in
zyklischer Reihenfolge befüllt, entleert oder teilentleert
werden, und daß die Masse des befüllten und entleerten oder
teilentleerten Meßbehälters bestimmt wird. Durch eine
derartige verfahrenstechnische Kombination werden einerseits
die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung genutzt,
andererseits werden die bislang bei der Anwendung von
Wiegesystemen auftretenden zeitlichen Probleme, hervorgerufen
durch die diskontinuierliche Betriebsweise,
überwunden.
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen und
das Verfahren zur quasikontinuierlichen Beschickung des
Meßbehälters sind nicht nur anwendbar für Getränke wie Milch
oder Bier, sondern sie sind überall dort einsetzbar, wo eine
exakte Massenbestimmung und -abgrenzung von Flüssigkeiten
allgemein angezeigt, erforderlich oder vorgeschrieben ist. Die
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnungen lösen das Problem
der Überführung. Massenbestimmung und -abgrenzung von Flüssigkeiten,
und zwar unabhängig davon, ob die Flüssigkeit aus
mehreren Behältern eingesammelt und in einen gemeinsamen
Behälter überführt, oder aber ob die Flüssigkeit aus einem
gemeinsamen Behälter in mehrere Behälter verteilt wird.
Entscheidend ist lediglich, daß beim Einsammeln oder beim Verteilen
von Flüssigkeit eine Massenbestimmung und -abgrenzung
der einzusammelnden bzw. zu verteilenden Flüssigkeit erfolgt.
Klassische Anwendungsbeispiele stellen einerseits das Sammeln
von Milch von Anlieferern in einen Milchtankwagen oder die
Verteilung von Faßbier aus einem mobilen Faßbier-Vorratstank in
meist stationäre Faßbiertanks verschiedener, räumlich
getrennter Abnehmer, z. B. Gaststätten, dar. In beiden Fällen
hat eine Massenbestimmung Vorteile gegenüber einer Volumenbestimmung,
da zum einen beim Einsammeln von Milch nicht unerhebliche
Luftmengen mit der Milch angesaugt werden und zum
anderen bei der Verteilung von Bier die darin gelöste Kohlensäure
bei Druckabsenkung in erheblichem Maße gasförmig entbindet.
Die erfindungsgemäße Anordnung wird anhand von Ausführungsbeispielen
in den nachfolgend erläuterten Figuren der Zeichnung
im einzelnen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Anordnung gemäß der Erfindung in schematischer
Darstellung, wobei die Befüllung und Entleerung
der Meßbehälter über eine dem Meßsystem
vor- und eine nachgeschaltete Fördereinrichtung
durchführbar ist;
Fig. 2 eine weitere Anordnung gemäß der Erfindung in
schematischer Darstellung mit einem über eine
Hubeinrichtung verschiebbaren Meßbehälter;
Fig. 2a eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 2;
Fig. 3 eine Ausführungsform der Meßeinrichtung zur
Bestimmung des räumlichen Neigungswinkels der
erfindungsgemäßen Anordnung;
Fig. 4, 4a, 4b Lagerungsvarianten der Anordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 5 bis 5c weitere Anordnungen gemäß der Erfindung, wobei
Zulauf zum und Ablauf vom Meßbehälter unterschiedlich
ausgestaltet sind;
Fig. 6 bis 6c andere Anordnungen gemäß der Erfindung, wobei
jeweils der Zulauf von und der Ablauf nach oben
erfolgt und in gleicher Weise wie bei den Anordnungen
gemäß Fig. 5 bis 5c ausgebildet sind.
Ein Meßbehälter 1 (Fig. 1) ist über einen oberen und einen
unteren Lagerzapfen 1 i bzw. 1 j in einem Rahmen 21 mittels
Radiallager 22 a, 22 b gelagert. Nur in Richtung seiner
Lagerungsachse weist der Meßbehälter 1 einen Verschiebefreiheitsgrad
auf. Die in Richtung der Lagerungsachse wirkende
Kraftkomponente F H * der Gewichtskraft F greift an einer Kräfte
messenden Einrichtung 18, der sogenannten Wiegezelle, an und
wird dort gemessen. Neben der dargestellten klassischen
Lagerung mittels Wälz- (vgl. Fig. 4) oder Gleitlager ist erfindungsgemäß
alternativ auch eine Lagerung mittels Membrane
(vgl. Fig. 4a) vorgesehen. Eine weitere vorteilhafte
Lagerungsvariante stellt die radiale Fixierung des Meßbehälters
1 mittels Vorkehrungen 44 wie Seile oder Kette dar, die
ausschließlich Zugkräfte zwischen Rahmen 21 und Meßbehälter 1
übertragen (vgl. Fig. 4b).
Der Meßwert F H * wird einer Auswerteeinrichtung 24 übermittelt.
In einer Zulaufleitung 4 ist eine erste Fördereinrichtung
16 angeordnet, mit der Flüssigkeit, insbesondere Milch oder
Bier, aus einem ersten Behälter 15 in den Meßbehälter 1
gefördert wird. Hinter der ersten Fördereinrichtung 16
verzweigt sich die Zulaufleitung 4 gegebenenfalls in
mehrere Zulaufleitungsabschnitte, von denen der Zulaufleitungsabschnitt
4 a zum Meßbehälter 1 dargestellt ist.
Der Zulaufleitungsabschnitt 4 a ist am Rahmen 21 an der
Stelle 21 a befestigt. Dadurch werden Kraftwirkungen von der
Zulaufleitung 4 oder dem Zulaufleitungsabschnitt 4 a auf den
Meßbehälter 1 verhindert. Ein elastischer Rohrleitungsabschnitt
39 a erlaubt eine Beweglichkeit des Rahmens 21
innerhalb der Gesamtanordnung. Die gleichen Vorkehrungen
sind hinsichtlich des Ablaufleitungsabschnitts 5 a, der in
die Ablaufleitung 5 einmündet und über eine zweite Fördereinrichtung
17 und eine nachgeordnete Überführungsleitung 6
in einen zweiten Behälter 6 a führt, vorgesehen. Der Ablaufleitungsabschnitt
5 a ist an der Stelle 21 b am Rahmen 21 befestigt.
Damit der Meßbehälter 1 kraftwirkungsfrei an die
Wiegezelle 18 angeschlossen werden kann, sind im Zulauf-
und Ablaufleitungsabschnitt 4 a bzw. 5 a innerhalb des
Rahmens 21 elastische Rohrleitungsabschnitte 39 vorgesehen.
Erfindungsgemäß können der Zu- und der Ablauf auch anders
ausgestaltet sein. Diesbezügliche Ausführungsformen sind in
den nachfolgend beschriebenen Fig. 5 bis 6c dargestellt
und erläutert. Es ist auch nicht zwingend notwendig, daß
der Zulaufleitungsabschnitt 4 a, wie in Fig. 1 dargestellt,
an der Oberseite des Meßbehälters 1 einmündet. Im Gegensatz
hierzu ist eine von unten in den Meßbehälter 1 eintretende
Leitung, die sich im Innern des Meßbehälters beispielsweise
bis in den oberen Bodenbereich fortsetzt, denkbar. Ebenso
muß der Ablaufleitungsabschnitt 5 a nicht an die Unterseite
des Meßbehälters 1 angeschlossen sein. Falls die Flüssigkeit
über eine zweite Fördereinrichtung 17 aus dem Meßbehälter
1 abgesaugt werden kann, so ist es auch möglich, den
Ablaufleitungsabschnitt 5 a nach oben aus dem Meßbehälter 1,
wie die Anordnungen gemäß den Fig. 6a bis 6c zeigen,
herauszuführen.
Zur Befüllung und Entleerung des Meßbehälters dienen
steuerbare Ventile 1 a bzw. 1 b. In seinem oberen und unteren
Bereich weist der Meßbehälter 1 jeweils eine Niveausonde 1 e
bzw. 1 k auf. Mit diesen oder über das Meßergebnis der
Wiegezelle 18 läßt sich die Befüllung und Entleerung des
Meßbehälters 1 steuern.
Für den Druckausgleich bei der Entleerung oder der Befüllung
des Meßbehälters 1 sorgt ein Druck- und Entlüftungsventil
1 f.
Der Rahmen 21 stützt sich über Feder-/Dämpfungs-Elemente 33
auf einem Fahrgestell 34 ab. Am Rahmen 21 ist eine Meßeinrichtung
32 angeordnet, die seine räumliche Neigungsbewegung
mitvollzieht. Innerhalb der Meßeinrichtung 32
befindet sich eine Referenzmasse 36, die vorzugsweise
adäquat zum Meßbehälter 1 innerhalb eines Rahmens 37 über
Lager 38 a und 38 b gelagert ist und an einer Wiegezelle 35
angreift. Da die Gewichtskraft F RM der Referenzmasse 36
bekannt ist, läßt sich über die an der Wiegezelle 35
gemessene Hangabtriebskraft F H einerseits der räumliche
Neigungswinkel α des Rahmens 21 und damit des Meßbehälters
1 und andererseits die tatsächliche Gewichtskraft F des
Meßbehälters 1 ermitteln, wenn dessen an der Wiegezelle 18
angreifende Hangabtriebskraft F H * gemessen wird.
Mit der unter der Beschreibung zu Fig. 7 der Hauptanmeldung
angegebenen Beziehung für die Gewichtskraft F des
Meßbehälters 1 (siehe Gleichung 1) stellt sich die seitens
der Auswerteeinrichtung 24 im Hinblick auf die Ermittlung
der Masse des Meßbehälters 1 notwendige Berechnung wie
folgt dar: der Kosinus des Neigungswinkels α ist der Quotient
aus der an der Wiegezelle 35 (WZ 2) angreifenden Hangabtriebskraft
F H und der Gewichtskraft F RM der Referenzmasse 36:
cos α = F H (WZ 2)/F RM = A(WZ 2). (2)
Ersetzt man in Gleichung 1 des Hauptpatents den Sinus des
Winkels α durch seinen Kosinus, so erhält man:
m = F/g = F H *(WZ 1)/g/(cos α-μ ∫ (1-cos²α)). (1a)
Setzt man Gleichung (2) in Gleichung (1a) ein, so erhält man
für die Masse m des Meßbehälters 1 folgende Beziehung:
m = F H * (WZ 1)/g/(A((WZ 2)-μ ∫ (1-A²(WZ 2))). (1b)
Man erkennt, daß die Masse m des Meßbehälters 1 ermittelt
werden kann, wenn der Auswerteeinrichtung 24 die Variablen
Hangabtriebskraft F H *, gemessen an der Wiegezelle 18
(WZ 1), der Kosinus des Neigungswinkels α (gemessen über die
Meßeinrichtung 32) und der Reibungskoeffizient μ der Meßbehälter-Lagerung
ermittelt werden. Bei hinreichend reibungsarmer
Lagerung kann der Reibungskoeffizient μ vernachlässigt
werden, oder aber der Reibungskoeffizient m geht mit hinreichender
Genauigkeit als Gerätekonstante in die Rechnung
ein.
In den Fig. 2 und 2a ist eine weitere erfindungsgemäße
Anordnung schematisch dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Ansicht
der Anordnung im Mittelschnitt, wobei die Feder-/Dämpfungs-Elemente
33 in Verbindung mit ihrer fahrgestellseitigen
Lagerung 34 in die Schnittebene hineingeklappt wurden. Fig. 2a
zeigt die Draufsicht auf die vorgenannte Anordnung.
Erfindungsgemäß ist der Zulaufleitungsabschnitt 4 a über eine
Behälteröffnung 10 berührungsfrei in den Meßbehälter 1
hineingeführt. Der Ablaufleitungsabschnitt 5 a ist über eine
Kupplung 45, die aus einer oberen und einer unteren Kupplungshälfte
45 a bzw. 45 b und einer die Kupplungshälften
gegeneinander abdichtenden Dichtung 45 c besteht, an den
Meßbehälter 1 anschließbar. Eine in der oberen Kupplungshälfte
45 a ausmündende Auslauföffnung 1 m des Meßbehälters 1 ist über
eine in ihr angeordnete Absperreinrichtung 1 n steuerbar.
Die Lagerung des Meßbehälters 1 erfolgt über Vorkehrungen 44,
die den Meßbehälter 1 radial fixieren, ihm aber eine kraftwirkungsfreie,
begrenzte axiale Verschiebung in Richtung
seiner Symmetrieachse ermöglichen. Die Vorkehrungen 44 greifen
einerseits am Meßbehälter 1 und andererseits am Rahmen 21 an,
und sie können ausschließlich Zugkräfte übertragen. Es kommen
vorzugsweise Stahlseile zur Anwendung, deren endseitige
Lagerung und Fixierung nachfolgend noch erläutert wird. Die
Vorkehrungen 44 greifen derart am Mantel des Meßbehälters 1
an, daß sie sich in der radialen Richtung der Schwallbleche 1 l
und in deren Fortsetzung nach außen orientieren. Da die
Schwallbleche sternförmig angeordnet und radial zum Zentrum
des Meßbehälters 1 ausgerichtet und dort miteinander verbunden
sind, ergibt sich eine günstige Krafteinleitung in den Meßbehälter
1, ohne daß dadurch die Gefahr einer Deformation des
Mantels des Meßbehälters 1 besteht.
Während der Zulauf- und der Ablaufleitungsabschnitt 4 a bzw. 5 a
über Befestigungen 21 a bzw. 21 b fest mit dem Rahmen 21
verbunden sind, kann der Meßbehälter 1 über eine Hubeinrichtung
43 axial verschoben werden. Sie besteht aus einem
Zylinder 43 a, einem Kolben 43 b und einer Kolbenstange 43 c.
Letztere ist mit einer Kräfte messenden Einrichtung 18, einer
sogenannten Wiegezelle, verbunden. An ihr wiederum hängt der
Meßbehälter 1. Die Verbindungen zwischen der Kräfte messenden
Einrichtung 18 und der Kolbenstange 43 c einerseits und dem
Meßbehälter 1 andererseits sind biegeweich ausgeführt; sie
können lediglich Zugkräfte übertragen. Der Kolben 43 b ist
innerhalb des Zylinders 43 a über ein Druckmittel D beaufschlagbar,
so daß eine begrenzte axiale Hubbewegung des
Meßbehälters 1 durchführbar ist. Falls die Hubeinrichtung 43
nicht angesteuert ist, stützt sich die gesamte Gewichtskraft
des Meßbehälters 1 einschließlich der ggf. in ihm gestapelten
Flüssigkeit, über die Kupplung 45 auf dem Ablaufleitungsabschnitt
5 a ab. Dadurch wird gleichzeitig eine sichere
Abdichtung der beiden Kupplungshälften erreicht. Die Kräfte
messende Einrichtung 18 ist in dieser Position vollständig von
Gewichtskräften entlastet. Der Meßbehälter 1 läßt sich über
die Hubeinrichtung 43 in eine die Kräfte messende Einrichtung
18 mit der Gewichtskraft des Meßbehälters 1 belastete Position
überführen. Gleichzeitig mit dieser Überführung wird der
Ablaufleitungsabschnitt 5 a vom Meßbehälter 1 entkoppelt. In
dieser nunmehr erreichten Wiegeposition ist der Meßbehälter 1
vollständig frei von verfälschenden äußeren Kräften, da ja
auch der Zulaufleitungsabschnitt 4 a über eine Behälteröffnung
10 in den Meßbehälter 1 berührungsfrei hineingeführt ist.
Selbstverständlich sind auch Lösungen möglich, bei denen sich
der Meßbehälter 1 auf der Wiegezelle 18 unter Ausübung von
Druckkräften abstützt, und wobei die Hubeinrichtung auch
unterhalb des Meßbehälters 1 angeordnet sein kann.
Um äußere Kräfte vom Meßbehälter 1 und von der Kräfte messenden
Einrichtung 18 fernzuhalten und auch Schwing- und
Schwappbewegungen, die unter Umständen über die in den Meßbehälter
1 eingeleitete Flüssigkeit im Innern des Systems
angeregt werden, möglichst schnell abklingen zu lassen, ist
vorgesehen, daß der Rahmen 21 über Feder-/Dämpfungs-Elemente
33 in der gesamten Anordnung bzw. auf dem Fahrgestell 34
gelagert ist. Dabei sind die Feder-/Dämpfungs-Elemente 33
derart angeordnet, daß der Schwerpunkt S des zu dämpfenden
Rahmens 21 mit all seinen Bestandteilen in eine durch die
Feder-/Dämpfungs-Elemente 33 hindurchgelegt gedachten Ebene
liegt. Durch diese Anordnung lassen sich Kräftemomente, die
aus den im Massenschwerpunkt angreifenden d'Alembertschen
Trägheitskräften und den Reaktionskräften in den Feder-/Dämpfungs-Elementen
33 gebildet werden, weitestgehend minimieren.
Mit E ist der Eintrittsstrom gekennzeichnet, der über den
Zulaufleitungsabschnitt 4 a in den Meßbehälter 1 gelangt. Die
Befüllung des Meßbehälters 1 und die Füllstandsbegrenzung
wurden bereits im Hauptpatent beschrieben. Wie vorstehend
bereits erläutert, erfolgt bei der dargestellten
Anordnung die Wägung ohne kräftemäßige Rückwirkungen vom
Zulauf- und Ablaufleitungsabschnitt 4 a bzw. 5 a, da ersterer in
jeder Phase des Befüllungs- und Entleerungsvorganges berührungsfrei
in den Meßbehälter hineingeführt ist, und letzterer
während des Wiegens vom Meßbehälter 1 entkoppelt ist. Zwecks
Entleerung des Meßbehälters 1 muß dieser über die Hubeinrichtung
43 wieder mit dem Ablaufleitungsabschnitt 5 a verbunden
werden, so daß der Austrittsstrom A über die mit der Absperreinrichtung
1 n steuerbare Auslauföffnung 1 m in den Ablaufleitungsabschnitt
5 a und von dort in die nachgeordnete Anordnung
überführt werden kann. Mit der Bezeichnung K ist angedeutet,
daß die gesamte Anordnung bzw. das Fahrgestell 34
räumliche Kipp- bzw. Neigungsbewegungen ausführen kann.
In der Draufsicht (Fig. 2) ist ein zweiter Meßbehälter 2
angedeutet, der zusammen mit dem Meßbehälter 1 wechselweise
befüllt und entleert oder teilentleert werden kann, so daß
eine quasikontinuierliche Überführung, Massenbestimmung und
-abgrenzung von Flüssigkeiten durchführbar ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform einer im Zusammenhang mit
der Anordnung gemäß der Erfindung einsetzbaren Meßeinrichtung
23 ist in Fig. 3 dargestellt. Sie weist eine über eine Achse
23 c drehbar gelagerte Scheibe 23 b auf, die an ihrem Umfang mit
einer Unwucht 23 d ausgestattet ist, und bei der eine pendelnd
aufgehängte Masse ein dem Neigungswinkel α gegenüber der
Senkrechten proportionales Signal erzeugt.
Die Scheibe 23 b wird sich infolge ihrer Unwucht 23 d stets
selbsttätig so justieren, daß ihr Schwerpunkt eine tiefstmögliche
Höhenlage einnimmt. Dadurch erreicht man, daß der
Auslenkungswinkel der Masse 23 a dem räumlichen Neigungswinkel
α des Rahmens 21 gleich ist, an dem die Meßeinrichtung
23 angeordnet ist. Der Vorteil der dargestellten Meßeinrichtung
23 liegt darin, daß der räumliche Neigungwinkel α
über eine einzige Meßeinrichtung 23 erfaßt werden kann.
Selbstverständlich ist er auch über zwei Meßeinrichtungen zu
ermitteln, die nicht drehbar sind, und die in zwei im rechten
Winkel zueinander angeordneten Ebenen arbeiten, wobei dann
anschließend über die Auswerteeinrichtung 24 der räumliche
Neigungswinkel α über seine rechtwinkligen Komponenten berechnet
werden muß.
In den Fig. 4 bis 4a sind Lagerungsmöglichkeiten des
Meßbehälters 1 schematisch dargestellt. Erfindungsgemäß geht
es darum, den Meßbehälter 1 derart abzustützen bzw. zu lagern,
daß er nur in Richtung seiner von der Kräfte messenden Einrichtung
18, der Wiegezelle, meßbaren Gewichtskraftkomponente
F H * einen Verschiebefreiheitsgrad gegenüber der Stützfläche
bzw. dem Rahmen 21 aufweist. Der erforderliche Verschiebeweg
ist außerordentlich gering; er bewegt sich im Millimeterbereich.
Daher sind neben klassischen Lagerungen mittels Wälz-
oder Gleitlager auch Lagerungen in biegeweichen Membranen oder
mittels Seilen bzw. Ketten oder anderen nur Zugkräfte übertragenden
Vorkehrungen 44 möglich.
In Fig. 4 ist schematisch eine Wälzlagerung des oberen und
unteren Lagerzapfens 1 i bzw. 1 j dargestellt. Die Wälzkörper
22 a, 22 b werden in einem Kugelkäfig 22 c gehalten und führen
den Lagerzapfen 1 i, 1 j nahezu reibungsfrei innerhalb des
Rahmens 21.
Eine alternative Lösung zur Wälzlagerung gemäß Fig. 4 zeigt
Fig. 4a. Der Lagerzapfen 1 i, 1 j wird über eine Membrane 40
gehalten, die senkrecht zur Lagerungsachse zwischen Rahmen 21
und Lagerzapfen 1 j mittels Befestigungsmittel 41, 42 aufgespannt
ist. In Richtung der Lagerungsachse ist diese Membrane
nach Maßgabe des minimal erforderlichen Verschiebeweges
außerordentlich biegeweich. Sie arbeitet daher ohne nennenswerte
rückstellende Kräfte. Senkrecht zur Lagerungsachse ist
die Membrane 40 allerdings außerordentlich steif. Der Vorteil
einer derartigen Membranlagerung besteht darin, daß das Lager
nahezu wartungsfrei arbeitet. Korrosionsprobleme treten nicht
auf. Ein hermetischer Abschluß innerhalb des Rahmens 21, wie
bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4, ist nicht erforderlich.
Eine weitere alternative Lösung zu den vorgenannten Lagerungen
ist in Fig. 4b dargestellt. Der Meßbehälter 1 ist innerhalb
des Rahmens 21 mit Vorkehrungen zur radialen Fixierung 44
gelagert. Bei letzteren handelt es sich vorzugsweise um
Stahlseile, seilartige Gebilde oder Ketten, die lediglich
Zugkräfte übertragen können und ansonsten biegeweich bzw. in
allen anderen als der Zugrichtung leicht verformbar sind. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stahlseil 44 radial
zum Zentrum des Meßbehälters hin orientiert und verfügt an
seinen Enden über Verdickungen 44 a bzw. 44 b, die vorzugsweise
form- und/oder kraftschlüssig auf das Seil aufgebracht sind.
Die meßbehälterseitige Verdickung 44 b greift in ein Seillager
49 ein, welches mit dem Mantel des Meßbehälters 1 zweckmäßigerweise
stoffschlüssig verbunden ist. Die rahmenseitige
Verdickung 44 a stützt sich in einem Spannteil 48 ab, welches
in Richtung der Seilachse innerhalb einer mit dem Rahmen 21
zweckmäßigerweise stoffschlüssig verbundenen Mutter verstellbar
angeordnet ist. Eine Kontermutter 51 gewährleistet,
daß eine einmal eingestellte Meßbehälter-Lagerung und -
Justierung gesichert werden kann.
Die Vorkehrungen zur radialen Fixierung 44 werden
zweckmäßig so justiert, daß sie in der Wiegeposition, in
der die Kräfte messende Einrichtung 18 mit der scheinbaren
Gewichtskraft des Meßbehälters 1 voll beaufschlagt ist,
senkrecht zur Meßbehälterachse verlaufen und bezogen auf
die senkrechte Normalstellung des Meßbehälters 1 gerade
spannungsfrei eingebaut sind. Bei einer Schrägstellung der
gesamten Anordnung haben die Vorkehrungen zur radialen
Fixierung 44 dann lediglich die Normalkraftanteile der
Gewichtskraft (vgl. Hauptpatent) aufzunehmen. Beeinträchtigungen
des Meßergebnisses durch Rückstellkräfte
infolge Eigenspannungen in den Vorkehrungen zur radialen
Fixierung 44 sind dadurch weitestgehend ausgeschlossen.
Die Fig. 5 bis 5c und 6 bis 6c zeigen erfindungsgemäße
Anordnungen in schematischer Darstellung, bei denen Zulauf
zum und Ablauf vom Meßbehälter 1 unterschiedlich ausgestaltet
sind. Die Lagerung des Meßbehälters 1 innerhalb des
Rahmens 21 ist in allen Ausführungsbeispielen in gleicher
Weise schematisch dargestellt (44; 1 i, 22 b und 44; 1 j,
22 b), wodurch lediglich auf die Notwendigkeit einer
Lagerung des Meßbehälters 1 an sich, nicht jedoch auf eine
spezielle Lagerungsform hingewiesen werden soll.
In Fig. 5 sind alle wesentlichen, für die Beschreibung
notwendigen Bezugszeichen angeführt. In den weiteren
Figuren sind dann nur noch die Veränderungen gegenüber der
Ausführungsform nach Fig. 5 gekennzeichnet.
Der Meßbehälter 1 (Fig. 5) ist über die Kräfte messende
Einrichtung 18 am Rahmen 21 angelenkt. Der Zulaufleitungsabschnitt
4 a ist einerseits mit dem Rahmen 21 über die
Befestigung 21 a und andererseits mit dem Meßbehälter 1 über
die Befestigung 1 p fest verbunden. Ein elastischer Rohrleitungsabschnitt
39 sorgt für einen weitestgehend
kraftwirkungsfreien Anschluß des Zulaufleitungsabschnittes 4 a
am Meßbehälter 1. Der Ablaufleitungsabschnitt 5 a ist in
gleicher Weise einerseits mit dem Rahmen 21 über die Befestigung
21 b und andererseits mit dem Meßbehälter 1, unter
Zwischenschaltung eines weiteren elastischen Rohrleitungsabschnittes
39, fest verbunden. Der Rahmen 21 ist mit dem
Fahrgestell 34 unmittelbar oder mittelbar im wesentlichen ohne
eigene Bewegungsfreiheitsgrade, allenfalls unter Zwischenschaltung
von Feder-/Dämpfungs-Elementen 33, verbunden. Der
Rahmen 21 kann somit mit dem Meßbehälter 1 und allen anderen
Bestandteilen eine räumliche Neigungsbewegung K fast unverändert
nachvollziehen. Mit E und A sind der Eintritts- bzw.
der Austrittsstrom der im Meßbehälter abgegrenzten und
gewichtskraftbestimmten Flüssigkeit gekennzeichnet.
Fig. 5a zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der sowohl
der Zulauf- als auch der Ablaufleitungsabschnitt 4 a bzw. 5 a
über jeweils eine Kupplung 46 an den Meßbehälter 1 angeschlossen
bzw. von diesem gelöst werden können.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 5b ist der Zulaufleitungsabschnitt
4 a über eine Behälteröffnung
10 berührungsfrei in den Meßbehälter 1 hineingeführt. Der
Ablaufleitungsabschnitt 5 a ist, wie bei der Anordnung gemäß
Fig. 5a, über eine Kupplung 46 an den Meßbehälter 1 anschließbar.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 5c haben sowohl der Zulauf- als
auch der Ablaufleitungsabschnitt 4 a bzw. 5 a zu keinem
Zeitpunkt eine Verbindung mit dem Meßbehälter 1. Der Zulaufleitungsabschnitt
ist in gleicher Weise wie bei Anordnung
gemäß 5 b in den Meßbehälter 1 berührungsfrei hineingeführt.
Der Ablaufleitungsabschnitt 5 a erweitert sich an seinem
meßbehälterseitigen Ende in ein Auffanggefäß 47, in welches
eine steuerbare Auslauföffnung 1 m des Meßbehälters 1 berührungsfrei
einmündet.
Die Anordnungen der Fig. 6 bis 6c entsprechen jenen der
Fig. 5 bis 5c, mit dem Unterschied, daß der Ablaufleitungsabschnitt
5 a nicht im unteren Bodenbereich des Meßbehälters
1 angeordnet, sondern über seinen oberen Bodenbereich
herausgeführt ist. Die in den Fig. 6, 6a und 6b dargestellten
Lösungen im Hinblick auf die Ausgestaltung von
Zulauf- und Ablaufleitungsabschnitt 4 a bzw. 5 a im Bereich
zwischen dem Rahmen 21 und dem Meßbehälter 1 sind jeweils
identisch mit den Lösungen in den Fig. 5, 5a und 5b. Bei
der Anordnung gemäß 6 c ist der Ablaufleitungsabschnitt 5 a,
ebenso wie der Zulaufleitungsabschnitt 4 a, berührungsfrei über
eine Behälteröffnung 10 aus den oberen Bodenbereichen des
Meßbehälters 1 herausgeführt.
Meßeinrichtungen zur gravimetrischen Massenbestimmung im Sinne
der erfindungsgemäßen Anordnung erfassen die Gewichtskraft der
jeweils zu bestimmenden Masse. Deshalb wird in diesem Zusammenhang
von Kräfte messender Einrichtung gesprochen. Im einfachsten
Fall kann dies eine Federwaage sein. Moderne, hochempfindliche
und sehr genaue Meßeinrichtungen arbeiten mit
sogenannten Dehnungsmeßstreifen, die ein der Gewichtskraft
proportionales, auswertbares Signal liefern. Als Kräfte
messende Einrichtungen sollen jedoch auch solche Einrichtungen
verstanden werden, die nach dem Prinzip des unmittelbaren
Massenvergleichs arbeiten. Im einfachsten Fall ist dies eine
Balkenwaage, mit der ein direkter Massenvergleich möglich ist,
und mit der die zu bestimmende Masse, unabhängig von dem sich
geringfügig ändernden Ortsfaktor (Erdbeschleunigung) exakt
meßbar ist.
Claims (25)
1. Anordnung zur Durchführung, Massenbestimmung und -abgrenzung
von Flüssigkeiten, insbesondere für Getränke wie Milch oder
Bier, wobei die Flüssigkeit aus wenigstens einem ersten
Behälter in wenigstens einen zweiten Behälter überführt und
dabei zum Zwecke einer gravimetrischen Massenbestimmung und
-abgrenzung zunächst in einem dem zweiten Behälter vorgeschalteten
Meßbehälter gefördert und dort mittels einer
Kräfte messenden Einrichtung gewogen wird, mit einem Zulauf
der Flüssigkeit zum und einem Ablauf der Flüssigkeit vom
Meßbehälter, wodurch der Meßbehälter einerseits aus dem
ersten Behälter befüllbar bzw. andererseits in den zweiten
Behälter entleerbar ist, mit Fördereinrichtungen zur
Erzeugung von im Zulauf und im Ablauf zum Transport der
Flüssigkeiten notwendigen Druckdifferenzen und mit einer
Abstützung auf einer Stützfläche, die ihn vollständig oder
teilweise umschließt, und die parallel zur Wirkungslinie der
die Kräfte messende Einrichtung beaufschlagenden Komponente
der Gewichtskraft des Meßbehälters verläuft, und daß die
gemessene Komponente unter Berücksichtigung eines gegenüber
der Senkrechten gemessenen Neigungswinkels der Stützfläche
mittels einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der
tatsächlichen Gewichtskraft herangezogen wird, wobei der
Neigungswinkel über eine Meßeinrichtung erfaßt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßbehälter (1) nur in Richtung seiner von der Kräfte
messenden Einrichtung (18) meßbaren Gewichtskraftkomponente
(F H *) einen Verschiebefreiheitsgrad gegenüber der
Stützfläche (21) aufweist, daß der Zulaufleitungsabschnitt
(4 a) für den Zulauf zum Meßbehälter (1) in diesen
berührungsfrei hineingeführt oder an diesen elastisch
angeschlossen oder an diesen anschließbar ist, und daß
der Ablaufleitungsabschnitt (5 a) für den Ablauf vom
Meßbehälter aus diesem berührungsfrei herausgeführt oder
von diesem berührungsfrei fortgeführt oder an diesen
elastisch angeschlossen oder an diesen anschließbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßbehälter (1) in eine die Kräfte messende
Einrichtung (18) wechselweise von der Gewichtskraft
entlastete oder mit der Gewichtskraft belastete Position
überführbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine sich auf der Stützfläche (21) unmittelbar oder
mittelbar abstützende Hubeinrichtung (43) entweder über
die Kräfte messende Einrichtung (18) oder unmittelbar am
Meßbehälter (1) angreift.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verschiebefreiheitsgrad des Meßbehälters (1)
durch Lagerungen auf der Stützfläche (21) erreicht wird,
die in Richtung der Verschiebung weitestgehend kraftwirkungsfrei
arbeiten und den Meßbehälter in anderen
Richtungen starr begrenzen.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Lagerung des Meßbehälters (1) Wälzlager
(21, 1 i, 22 a; 22 c, 21, 1 j, 22 b, 22 c) oder Gleitlager
(21, 21 i; 21, 1 j) vorgesehen sind.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Lagerung des Meßbehälters (1) Membranen (40)
vorgesehen sind, die senkrecht zur Lagerungsachse aufgespannt
sind.
7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Lagerung des Meßbehälters (1) Vorkehrungen
zur radikalen Fixierung (44) vorgesehen sind, die am
Meßbehälter angreifen und ausschließlich Zugkräfte
übertragen.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Meßbehälter (1) wenigstens ein Schwallblech
(1 l) vorgesehen ist, das in der Meßbehälter-Längsachse
orientiert ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schwallblech (1 l) radial zum Zentrum des
Meßbehälters (1) ausgerichtet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Schwallbleche (1 l) einerseits jeweils am
Mantel des Meßbehälters (1) angreifen und andererseits
im Zentrum des Meßbehälters miteinander verbunden sind,
und daß sich Vorkehrungen zur radialen Fixierung (44) in
der radialen Richtung der Schwallbleche (1 l) und in
deren Fortsetzung nach außen orientieren.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß gleichzeitig mit der Überführung des Meßbehälters
(1) in eine die Kräfte messende Einrichtung (18) mit der
Gewichtskraft belastete Position der Zulaufleitungsabschnitt
(4 a) und/oder der Ablaufleitungsabschnitt (5 a)
vom Meßbehälter entkoppelt wird.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Meßeinrichtung (32) eine Referenzmasse (36)
aufweist, die adäquat zum Meßbehälter (1) gelagert ist
und an einer Kräfte messenden Einrichtung (35) angreift.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung (23) eine über eine Achse (23 c)
drehbar gelagerte Scheibe (23 b) aufweist, und bei der
eine pendelnd aufgehängte Masse (23 a) ein dem Neigungswinkel
α gegenüber der Senkrechten proportionales Signal
erzeugt.
14. Anordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe (23 b) an ihrem Umfang mit einer Unwucht
(23 d) ausgestattet ist.
15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe (23 b) bezüglich ihrer Achse (23 c) mittels
einer Antriebsvorrichtung wenigstens eine volle
Umdrehung ausführt.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßbehälter (1) in seinem oberen und unteren
Bereich mit einer den Flüssigkeitsstand meldenden Sonde
(1 e, 1 k) ausgestattet ist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützfläche (21) als Rahmen ausgebildet ist.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen (21) mit der gesamten Anordnung bzw.
einem Fahrgestell (34) im wesentlichen ohne eigene
Bewegungsfreiheitsgrade verbunden ist.
19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen (21) über Feder-/Dämpfungs-Elemente (33)
in der gesamten Anordnung bzw. auf dem Fahrgestell (34)
gelagert ist.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Feder-/Dämpfungs-Elemente (33) derart angeordnet
sind, daß der Schwerpunkt des zu dämpfenden Rahmens (21)
mit allen seinen Bestandteilen in einer durch die Feder-/Dämpfungs-Elemente
hindurchgelegt gedachten Ebene
liegt.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zulaufleitungsabschnitt (4 a) und er Ablaufleitungsabschnitt
(5 a) jeweils über einen elastischen Rohrleitungsabschnitt
(39) an den Meßbehälter (1) angeschlossen
sind.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zulaufleitungsabschnitt (4 a) und der Ablaufleitungsabschnitt
(5 a) jeweils über eine Kupplung (45)
an den Meßbehälter (1) angeschlossen sind.
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zulaufleitungsabschnitt (4 a) über eine Behälteröffnung
(10) in den Meßbehälter (1) berührungsfrei
hineingeführt und der Ablaufleitungsabschnitt (5 a) über
eine Kupplung (45) an den Meßbehälter (1) anschließbar
ist.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Zulaufleitungsabschnitt (4 a) über eine Behälteröffnung
(10) in den Meßbehälter (1) berührungsfrei
hineingeführt und der Ablaufleitungsabschnitt (5 a)
entweder von dem Meßbehälter (1) berührungsfrei
mittels eines Auffanggefäßes (47) fortgeführt oder aus
dem Meßbehälter (1) berührungsfrei herausgeführt ist.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
mit der zu überführenden Flüssigkeit ein mit
wenigstens zwei Meßbehältern (1, 2 bzw. 3) ausgestattetes
Meßsystem quasikontinuierlich beschickt wird,
daß die Meßbehälter (1, 2 bzw. 3) wechselweise bzw. in
zyklischer Reihenfolge befüllt und entleert oder
teilentleert werden, und daß die Masse des befüllten
und entleerten oder teilentleerten Meßbehälters (1, 2
bzw. 3) bestimmt wird.
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-
1987
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