DE3844650A1 - Vorrichtung zur massenbestimmung und -abgrenzung von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Massenbestimmung und -abgrenzung von Flüssigkeiten, insbesondere für Getränke wie Milch oder Bier, nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung der einleitend gekennzeichneten Gattung ist aus der DE 37 19 775 A1 bekannt, bei der die Vorkehrungen zur radialen Fixierung ausschließlich Zugkräfte übertragen können. Bekanntlich weisen Seile oder Ketten derartige Eigenschaften auf. Damit allerdings die radiale Fixierung des Meßbehälters durch derartige Vorkehrungen gelingt, müssen diese vorzugsweise ausschließlich in radialer Richtung orientiert und wegen der axialen Verschiebebewegung des Meßbehälters möglichst gleichlang ausgeführt sein. Eine derartige Ausgestaltung der Lagerung ist in Fig. 2a der DE 37 19 775 dargestellt.

Die Genauigkeitsanforderungen, die an eine Vorrichtung der ein­ leitend gekennzeichneten Gattung aufgrund der Eichordnung gestellt werden, sind außerordentlich hoch. So muß beispiels­ weise der zulässige Fehler bei einer Gesamtmasse von 50 kg (Meßbehälter einschließlich seines Inhaltes) gleich oder kleiner ± 50 g sein. Oberhalb einer Gesamtmasse von 50 kg beträgt der zulässige Fehler weniger als ± 100 g.

Es hat sich nun herausgestellt, daß die bekannte Lagerung die geforderten Genauigkeitsanforderungen nur unter einem sehr hohen Aufwand bei der Justierung des Meßbehälters in Verbindung mit seinen Lagerungsgementen erfüllen kann, vorausgesetzt, daß alle an der Lagerung beteiligten Bauteile mit höchster Präzi­ sion gefertigt wurden. In der Wiegeposition des Meßbehälters müssen die bekannten Vorkehrungen zur radialen Fixierung senk­ recht zur Meßbehälterachse orientiert sein, da anderenfalls bei Schrägstellung eine axiale Kraftkomponente das Wiegeergebnis verfälscht. Wählt man die bekannte Lagerung derart, daß in der Wiegeposition die Vorkehrungen unter einem bestimmten Neigungs­ winkel und spannungsfrei zur Meßbehälterachse justiert sind, so ist eine einwandfreie radiale Fixierung in anderen Positionen als in der Wiegeposition nicht mehr gegeben. Sind die Vorkeh­ rungen zur radialen Fixierung in der Wiegeposition des Meßbe­ hälters senkrecht zur Meßbehälterachse orientiert, dann fordert die Verschiebung des Meßbehälters aus dieser Wiegeposition heraus eine Schrägstellung der radialen Vorkehrungen und damit deren Verlängerung. Eine Verlängerung ist jedoch nur möglich, wenn die Seile oder Ketten selbst in Grenzen dehnbar sind, oder aber wenn die Anlenkungspunkte in den erforderlichen Grenzen nachgiebig ausgebildet werden.

In beiden Fällen ergeben sich durch diese Nachgiebigkeit außer­ halb der Wiegeposition Schwierigkeiten bei der radialen Fixie­ rung des Meßbehälters. Selbst wenn es gelingt, die radialen Vorkehrungen in der Wiegeposition des Meßbehälters völlig spannungsfrei zu justieren, können thermische Spannungen im Gesamtsystem die Vorkehrungen zur radialen Fixierung derart beanspruchen, daß von letzteren axiale Kraftwirkungen ausgehen, die das Meßergebnis außerhalb der zulässigen Fehlergrenzen beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Massenbestimmung und -abgrenzung der in den Meßbehälter über­ führten Flüssigkeit durch eine weiterentwickelte Lagerung des Meßbehälters auf seiner Stützfläche zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 5.

Da zum einen die notwendige axiale Verschiebbarkeit des Meßbe­ hälters auf der Stützfläche jeweils eine axiale Verschiebung der Anbindungspunkte jedes einzelnen Stabes zueinander bedingt, und zwar des Anbindungspunktes am Meßbehälter einerseits und an der Stützfläche andererseits, und da zum anderen durch diese Stabkinematik keine Beeinträchtigung des Wiegeergebnisses erfolgen soll, ist vorgesehen, daß die zwei Gruppen von Stäben jeweils tangential und insgesamt gleichsinnig am Meßbehälter angreifen und punktsymmetrisch zur Meßbehälterachse angeordnet und geometrisch gleich ausgebildet sind. Die durch die axiale Verschiebung des Meßbehälters bedingte Abstandsänderung der Anbindungspunkte führt zu einer Verdrehung des Meßbehälters auf der Stützfläche, die durch die tangentiale und gleichsinnige Anordnung der Stäbe zugelassen wird. Das vorstehende kinema­ tische Verhalten der Meßbehälteranordnung und seiner Stablage­ rung ist allerdings nur möglich, weil die Stäbe punktsym­ metrisch zur Meßbehälterachse angeordnet und geometrisch gleich ausgebildet sind. Die tangentiale Anordnung der Stäbe erlaubt es weiterhin, diese im Rahmen der vorliegenden Abmessungen des Gesamtsystems so lang wie möglich auszubilden. Mit der vorge­ schlagenen Anordnung ergibt sich noch ein weiteres vorteilhaf­ tes kinematisches Verhalten, welches darin besteht, daß bei Neigung des Meßbehälters gegenüber der Senkrechten jeder Stab für sich bestrebt ist, sich senkrecht zur Meßbehälterachse zu orientieren, um so den Abstand der Anbindungspunkte am Meßbe­ hälter einerseits und an der Stützfläche andererseits zu maxi­ mieren. Dadurch überführt sich die Anordnung quasi selbsttätig in eine Stellung, in der die Stäbe nur tangentiale Kräfte über­ tragen, die frei sind von einer axialen, das Meßergebnis ver­ fälschenden Komponente.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrich­ tung gemäß der Erfindung sind die Stäbe behälterseitig und stützflächenseitig über jeweils ein Gelenk angebunden. Beinhal­ ten diese Gelenke, wie dies eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorsieht, jeweils eine Wälzla­ gerung, so wird durch diese Anordnung, die an sich schon durch die Verwendung der Wälzlager minimale Reibungsmomente aufweist, jedes einzelne Reibungsmoment über den durch die Länge des Stabes gebildeten Hebelarm erheblich reduziert. Eine derartige Lagerung ist hinsichtlich der am Meßbehälter angreifenden Reibungskräfte jeder Lagerung, bei der am Meßbehälter angeord­ nete Lagerzapfen wälzgelagert sind, überlegen.

Sofern es die Genauigkeitsanforderungen zulassen, sehen weitere Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Substitution wälzgelagerter Gelenke durch gleitgelagerte Gelenke oder durch möglichst biegeweiche Einspannung der Stäbe vor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand eines Ausfüh­ rungsbeispiels in den nachfolgend erläuterten Figuren der Zeichnung im einzelnen näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zur Massenbestimmung und -abgrenzung von Flüssigkeiten und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Lagerung des Meßbe­ hälters als Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Ein Meßbehälter 1 (Fig. 1) ist innerhalb einer Stützfläche 21, im folgenden mit Rahmen 21 bezeichnet, über Vorkehrungen zur radialen Fixierung 44 radial fixiert, die ihm aber eine kraft­ wirkungsfreie, begrenzte axiale Verschiebung in Richtung der Symmetrieachse des Meßbehälters 1 ermöglichen. Die Vorkehrungen zur radialen Fixierung 44 greifen einerseits am Meßbehälter 1 und andererseits am Rahmen 21 an. Während ein Zulauf- und ein Ablaufleitungsabschnitt 4 a bzw. 5 a über Befestigungen 21 a bzw. 21 b fest mit dem Rahmen 21 verbunden sind, kann der Meßbehäl­ ter 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 kräftemessenden Ein­ richtung 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 einer­ seits und dem Meßbehälter 1 andererseits sind biegeweich ausge­ führt; sie können lediglich Zugkräfte übertragen. Der Kolben 43 b ist innerhalb des Zylinders 43 a mit einem Druckmittel D beaufschlagbar, so daß eine begrenzte axiale Hubbewegung des Meßbehälters 1 durchführbar ist. Der Zulaufleitungsabschnitt 4 a ist über eine Behälteröffnung 10 berührungsfrei in den Meßbe­ halter 1 hineingeführt. Der Ablaufleitungsabschnitt 5 a ist über eine Kupplung 45, die aus einer oberen und einer unteren Kupp­ lungshälfte 45 a bzw. 45 b und einer die Kupplungshälften gegen­ einander abdichtenden Dichtung 45 c besteht, an den Meßbehäl­ ter 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. Der Rahmen 21 erfährt seine Lagerung in der genannten Anordnung bzw. auf einem Fahrgestell 34 über Feder-/Dämpfungselemente 33. Mit der Bezeichnung K ist angedeutet, daß die gesamte Anordnung bzw. das Fahrgestell 34 räumliche Kipp- bzw. Neigungsbewegungen aus­ führen kann. Mit E ist der Eintrittsstrom gekennzeichnet, der über den Zulaufleitungsabschnitt 4 a in den Meßbehälter 1 gelangt. Mit A ist der Austrittsstrom gekennzeichnet, der vor­ liegt, wenn der Meßbehälter 1 über den Ablaufleitungsabschnitt 5 a entleert wird.

Falls die Hubeinrichtung 43 nicht angesteuert ist, stützt sich die gesamte Gewichtskraft des Meßbehälters 1, einschließlich der gegebenenfalls in ihm gestapelten Flüssigkeit, über die Kupplung 45 auf dem Ablaufleitungsabschnitt 5 a ab. Dadurch wird gleichzeitig eine sichere Abdichtung der beiden Kupplungshälf­ ten 45 a, 45 b 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 Wiege­ position ist der Meßbehälter 1 vollständig frei von verfäl­ schenden äußeren Kräften, da ja auch der Zulaufleitungsab­ schnitt 4 a über die Behälteröffnung 10 in den Meßbehälter 1 berührungsfrei hineingeführt ist.

Fig. 2 zeigt die radiale Fixierung des Meßbehälters 1 inner­ halb des Rahmens 21. Im Ausführungsbeispiel sind drei über den Umfang des Meßbehälters 1 verteilte, hinreichend lange, druck­ steife Stäbe 44 vorgesehen, die behälterseitig und stützflä­ chenseitig über jeweils ein Gelenk 1 s bzw. 21 d angebunden sind. Infolge der zur Meßbehälterachse punktsymmetrischen Anordnung und geometrischen Ausbildung der Stäbe 44 liegen die Gelenke 1 s und 21 d auf einem Teilkreis 1 r bzw. 21 c. Die tangentiale und insgesamt gleichsinnige Ausrichtung der Stäbe erlaubt eine durch die axiale Verschiebung des Meßbehälters 1 bedingte minimale Verdrehung desselben. Darüber hinaus orientieren sich die Stäbe 44 bei Neigung der Meßbehälterachse gegenüber der Senkrechten selbsttätig in eine Ebene senkrecht zur Meßbehäl­ terachse, so daß in dieser Lage, die zweckmäßigerweise die Wiegeposition des Meßbehälters 1 darstellt, keine das Meßer­ gebnis verfälschenden axialen Kraftkomponenten in den Stäben 44 vorliegen. Die Anbindungspunkte 1 s und 21 d sind als wälz- oder als gleitgelagerte Gelenke oder aber auch als biegeweiche Stab­ einspannungen ausgebildet.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Durchführung, Massenbestimmung und -abgren­ zung 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 der gravimetrischen Massenbestimmung und -abgrenzung zunächst in den dem zweiten Behälter vorge­ schalteten 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 Erzeu­ gung von im Zulauf und im Ablauf zum Transport der Flüssig­ keiten 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, mit einem Meßbe­ hälter, der nur in Richtung seiner von der Kräfte messenden Einrichtung meßbaren Komponente der Gewichtskraft einen Verschiebefreiheitsgrad gegenüber der Stützfläche aufweist, wobei der Verschiebefreiheitsgrad durch Lagerungen des Meß­ behälters auf der Stützfläche erreicht wird, die in Richtung der Verschiebung weitestgehend kraftwirkungsfrei arbeiten und den Meßbehälter in anderen Richtungen starr begrenzen, wobei für die Lagerung des Meßbehälters in axialem Abstand zwei Gruppen mit wenigstens drei über den Umfang des Meßbe­ hälters verteilten Vorkehrungen zur radialen Fixierung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkehrungen zur radialen Fixierung (44) als hinreichend lange, drucksteife Stäbe ausgebildet sind, die jeweils tangential und insgesamt gleichsinnig am Meßbehälter (1) angreifen und punktsymmetrisch zur Meßbehälterachse angeordnet und geometrisch gleich ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (44) behälterseitig und stützflächenseitig über jeweils ein Gelenk (1 s bzw. 21 d) angebunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (44) jeweils einerseits über ein Gelenk (1 s oder 21 d) und jeweils andererseits in Form einer biege­ weichen Einspannung angebunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (1 s, 21 d) jeweils eine Wälzlagerung beinhalten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (44) jeweils beiderseits in Form einer biegeweichen Einspannung angebunden sind.