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Wiegeeinrichtung mit direktem elektrischen Lastausgleich und Gewichtsanzeige
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wiegeeinrichtung, bei welcher der Lastausgleich
durch selbsttätige Regelung der Stromstärke erfolgt, die durch eine das Hebelsystem
der Waage in die Gleichgewichtslage mittels eines beweglichen Kernes zurückführende
Solenoidspule fließt und gleichzeitig zur Anzeige des Gewichtes an elektrischen
Instrumenten dient. Bei den bekannten Wiegeeinrichtungen dieser Art dienen zur Regelung
der Stromstärken elektrische Kontakte sowie einzustellende Widerstandsspulen.
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Gemäß der Erfindung wird zur Regelung der durch die Solenoidspule
und die Anzeigeinstrumente fließenden Stromstärken eine an sich bei Schaltgewichtswaagen
als Steuerorgan für den Lastausgleich bekannte lichtelektrische Zelle vorgesehen,
deren von ihrer jeweiligen Bestrahlungsintensität abhängiger elektrischer Widerstand
durch eine von dem Spiel der Waage gesteuerte Abblendvorrichtung geregelt wird und
die Größe der durch die Solenoidspule fließenden Stromstärke bestimmt.
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Durch diese besondere Regelung der Stromstärken werden gegenüber den
bisher bekannten Wiegeeinrichtungen elektrische Kontakte sowie einzustellende Widerstandsspulen
vermieden.
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Es ist besonders zweckmäßig, bei an sich bekannter Anordnung von Verstärkerröhren
zur Verstärkung des durch die Solenoidspule fließenden Stromes die Gitter derselben
mit Brücken zur Nulleinstellung der Anzeigeinstrumente zu verbinden. Zum Ausgleich
schwerer Lasten ist es besonders vorteilhaft, eine an sich bekannte Gleichrichtung
mittels gittergesteuerter, gasgefüllter Elektronenröhren zur Verstärkung des durch
die Solenoidspule fließenden Stromes anzuordnen.
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Auf der Zeichnung stellt Fig. x eine die Erfindung verkörpernde Wiegevorrichtung
in Vorderansicht dar, wobei das Innere der Vorrichtung offengelegt ist.
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Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. z durch den unteren
Teil der Waage. Fig.3 zeigt eine Teilansicht der den elektrischen Strom steuernden
Mittel in größerem Maßstabe im Grundriß.
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Fig. q. ist eine Seitenansicht des in Fig. 3 wiedergegebenen Teiles
der Vorrichtung.
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Fig. 5 stellt in größerem Maßstabe eine seitliche Teilansicht der
Vorrichtung dar, indem sie Einzelheiten der Lastausgleichsspule sowie der Verbindungsteile
zur Betätigung des die Bestrahlung steuernden Hebels veranschaulicht.
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Fig. 6 ist ein Querschnitt durch den Stützpunkt des die Lichtaussendung
steuernden Hebels nach Linie VI-VI der Fig. 3.
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Fig. 7 zeigt ein Schaltschema und Fig. 8 das Schaltschema einer anderen
Ausführungsform der Erfindung.
An dem Grundrahmen i sind Stützarme
:z und 3 angeordnet, auf denen mittels geeigneter Stützzapfen das Lasttraghebelsystem
gelagert ist. Dieses Hebelsystem besteht aus einem langen Hebel 4 und einem kurzen
Hebels, die mit Zapfen oder Schneiden versehen sind, auf denen der Lastaufnehmer
oder die Plattform 6 mittels geeigneter Lager ruht. Das seinem Stützpunkt gegenüberliegende
Ende des langen Hebels ist mit einer Zapfennase 7 versehen, die in Eingriff mit
einem Bügel 8 steht, der mit dem unteren Ende einer Verbindungsstange 9 verbunden
ist. Das obere Ende der Stange 9 ist mit einem zwischengeschalteten Hebel ro verbunden,
der auf einem Lager x= abgestützt ist, das auf einem nach innen vorspringenden Träger
i2 des Waagengehäuses 13 angeordnet ist. Das Gehäuse z3 ruht auf der Decke 14 des
Grundrahmens z. -Das freie Ende des zwischengeschalteten Hebels io ist mit einer
Stange 15 verbunden. Die Stange 15 hängt von einem beweglichen Kern 16, mit
dem sie verbunden ist, herab. Der Kern =6 ist innerhalb einer Solenoidspule 17 angeordnet,
die über dem freien Ende des Hebels =o auf einem das Gehäuse 13 abteilenden Träger
18 befestigt ist.
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Eine in den Kopf des Solenoidkernes 16 eingesetzte Stange z9 reicht,
für gewöhnlich stillstehend, nach oben durch eine Führungsbüchse 2o, die sich am
oberen Ende der Wicklung 17 befindet.
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Das obere Ende der Stange z9 ist reit einem Bügel 21 verbunden. Dieser
erfaßt einen Lastzapfen 22, der an einem Hebel 23 vorgesehen ist.
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Dieser Hebel ist auf einem Stützzapfen 24 gelagert. Am Hebel 23 befindet
sich ein Gußkörper 25, vorzugsweise aus Leichtmetall. Auf der einen Seite des Lastzapfens
22 ist ein sehr leichter Arm 26 am Teil 25 vorgesehen, während sich nach der anderen
Seite ein Gewindebolzen 27 erstreckt, an dem ein Ausgleichsgewicht 28 verstellbar
angeordnet ist.
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Das Gewicht dient zum Ausgleich des Gewichtes des Armes 26. Ein weiterer
Gewindebolzen 29, auf den Gewichte 30 geschraubt sind, ist im Teil25 nach
aufwärts gerichtet angeordnet.
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Die Gewichte dienen zum Einstellen der statischen Balance des Hebels.
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Damit sich die gegenseitige Lage der Solenoidspule mit den dazugehörigen
Teilen und des Hebels 23 nicht leicht ändert, bildet der Arm 32 mit den reibungsmindernden
Lagern 3T, auf denen der Stützzapfen 24 des Hebels 23 ruht, einen Teil des die Spule
17 festhaltenden Armes 33.
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Das Ende des Armes 26 des Hebels 23 ist mit einer dünnen Blechzunge
23 versehen, die sich gegenüber einem schmalen Schlitz 35 einer Blende 36 bewegt.
Die Blende 36 überdeckt eine Öffnung eines zylindrischen Behälters 37, in dem ein
strahlungsempfindliches Element 38 untergebracht ist. Gegenüber dem Schlitz 35 ist
ein Element 39 vorgesehen, welches Strahlen auszusenden vermag. Auf dem Gehäuse
13 ist ein Gehäuse 4o angeordnet, das ein elektrisches Strommeßinstrument 41 enthält,
welches einen Zeiger 42 betätigt, der über einer Skalenscheibe 43 spielt, die statt
nach Ampere nach Gewichtseinheiten eingeteilt ist.
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Das strahlenaussendende Element 39, das sich in einer Linie mit dem
Schlitz 35 befindet, kann eine gewöhnliche elektrische Birne sein. Für diesen Fall
ist das lichtempfindliche Element eine photoelektrische Zelle oder Röhre, die gegen
Lichtwellen empfindlich ist.
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Es kann aber auch ein Element angewendet werden, das Strahlen beliebiger
Art ausstrahlt, z. B. sogenannte schwarze Strahlen, unsichtbar rote, ultraviolette,
Kathodenstrahlen, Radiowellen u. dgl. Auf jeden Fall -muß das ansprechende Element
geeignet sein, unter dem Einfluß einer entsprechenden Strahlung zu reagieren, wobei
die Zunge 34 sowie das Gehäuse 37 aus für die jeweiligen Verhältnisse geeignetem
Material sein müssen; wenn z. B. X-Strahlen benutzt werden, muß das Material Blei
sein, um das empfindliche Element genügend abzuschirmen. Im vorliegenden Falle sind
die ausgesendeten Strahlen von einer elektrischen Birne erzeugte Lichtwellen und
das empfindliche Element eine photoelektrische Zelle oder Röhre.
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Die Vorrichtung kann an ein mit Wechselstrom gespeistes Licht- oder
Kraftnetz 5o angeschlossen werden Die Primärwicklung 5= eines Transformators 52
wird ebenfalls aus dem Netz gespeist. Dieser Transformator hat mehrere Sekundärwicklungen
53 und 54. Leitungen 55, 56, 57, 58, 59 und 6o sind an die Sekundärwicklungen 53
und 54 an Stellen gewünschter geeigneter Spannung angeschlossen. Die Leitungen 56
und 57 speisen die Fäden einer Anzahl Gleichrichter-Elektronenfadenröhren 61. Der
Elektronenstrom der ersten Röhre wird durch einen Transformator 612 in bekannter
Weise verstärkt. Diese Elektronenröhren verstärken den Strom, der die Solenoidspule
17 speist. Die benötigte Röhrenzahl hängt von dem Wiegebereich der Waage und der
Art und Größe der verwendeten Röhre ab. Für eine Waage mit geringem Wiegebereich
ist nur eine kleine Röhre erforderlich. Die Leitung 56, die eine der Speiseleitungen
der Röhrenfäden ist, steht über die Röhren mit der Leitung 55, die durch den Strommesser
4= geführt ist, in Verbindung, um mit der Solenoidspule 17 und den Platten der Elektronenröhren
einen Stromkreis zu bilden. Ein drittes Paar von Anschlüssen umfaßt die Leitungen
57 und 58, die zu einem Stromkreis gehören, bei dem
die Leitung
58 durch das lichtempfindliche Element 38 zu dem Gitter der Elektronenröhre führt.
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Ein vierter Stromkreis umfaßt die Leitungen 59 und 6o, an die
Kompensationsbrücken 62 angeschlossen sind. Von den einstellbaren Kontakthebeln
63 der Brücken 62 führen Leitungen über einen Kondensator 64 zu den Gittern der
Elektronenröhren 61. Diese Kompensationsbrücken 62 dienen durch Veränderung des
Gitterstromes der Röhren als Reguliermittel und finden zur Nulleinstellung der Anzeigeinstrumente
Verwendung. Wenn eine Anzeige an vom Gehäuse 13 entfernten Stellen erwünscht ist,
können mehrere Instrumente 65 (Strommesser) in die Leitung 55 eingeschaltet werden
und auf ähnliche Weise anzeigen.
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Wenn die Plattform unbelastet ist, befindet sich der Hebel
23 in einer solchen Gleichgewichtslage, daß die Zunge 34 den schmalen Spalt
35 der Blende 36, die das lichtempfindliche Element 38 abschirmt, nicht völlig abschließt
und wenige Lichtwellen auf das Element 38 auffallen.
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Es darf als bekannt vorausgesetzt werden, daß ein lichtempfindliches
Element dieser Art die Eigenart besitzt, daß sein Widerstand gegenüber einem elektrischen
Strom im Verhältnis zur Intensität, mit dem das Licht auf die lichtempfindliche
Schicht auftrifft, wächst oder sinkt.
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In diesem Falle betätigt die geringe Lichtmenge das Element 38, daß
gerade genügend Strom hindurchfließt, um die Solenoidspule 17 zu erregen, die mit
dem Element 38 elektrisch verbunden ist. Es wird dann in der Spule 17 ein Kraftfluß
erzeugt, der die Anfangskraft, die durch das Eigengewicht des Hebelsystems und des
Lastaufnehmers hervorgerufen wird, auszugleichen imstande ist. Desgleichen werden
auch die Anzeigeinstrumente 41, 65 so erregt, daß ihre Zeiger dem Skalennullstrich
gegenüberstehen.
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Sobald eine Last auf die Plattform gebracht ist, wird auf dieselbe
dadurch eine Kraft ausgeübt, welche den Gleichgewichtszustand des Solenoidspulenkerns
16 stört. Da dieser den Hebel io mit dem Steuerhebel 23 verbindet, wird die Zunge
34 aus ihrer Anfangsstellung bewegt, so daß durch weitere Freigabe des Spaltes 35
durch denselben eine größere Lichtmenge auf die Zelle 38 auftrifft. Die zunehmende
Ionisation des Elementes 38 gestattet einer größeren Strommenge den Durchtritt,
wodurch die Erregung der Spule 17 anwächst, so daß sie eine größere Kraft ausgleichen
kann. Geringe Schwankungen werden durch Schwingungen der Wiegeeinrichtung auftreten;
sie sind aber von überaus kurzer Dauer, und ein Ausgleich der durch die Last und
den Ausgleichmechanismus hervorgerufenen Kräfte wird meist nach kurzer Zeit erfolgen.
Die durch die Strommesser 41 und 65 fließende Strommenge wird demnach mit den ausgeglichenen
Kräften übereinstirmnen, und die Zeiger werden auf den Punkt der Skalen zeigen,
der den Betrag des dem Gewicht der Last entsprechenden Kraftaufwandes in Gewichtseinheiten
angibt.
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Um die Kapazität des Anzeigeinstrumentes 41 zu steigern, ist ein fester
Widerstand 75 mit einem von Hand zu betätigenden Schalter 76 vorgesehen, der im
Nebenschluß zu dem Anzeigeinstrument in bekannter Weise angeordnet ist.
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Nach einer anderen Ausführungsform (Fig. 8) sind die Elektronenröhren
61 durch gasgefüllte Gleichrichterröhren 61a ersetzt, die ein Steuergitter haben.
Der Hauptgrund für die Verwendung derartiger Röhren liegt in der Möglichkeit, eine
beinahe unbegrenzte Kraft zu steuern. Das ermöglicht die Anwendung der beschriebenen
Vorrichtung auf Waagen zum Wiegen sehr schwerer Lasten.
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In der Zeichnung sind zwei Röhren 6111 so angeordnet gezeichnet, daß
sie die vollkommene Gleichrichtung des Stromes ermöglichen.
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Der mechanische Aufbau der Wiegeeinrichtung nach dieser Ausführungsform
ist nicht abgeändert; es sind nur die Teile entsprechend schwerer und fester ausgeführt
worden. Ein Transformator 52a ist mit seiner Primärwicklung 51a an ein elektrisches
Kraft- oder Lichtnetz 5o11 angeschlossen. Der Transformator besitzt mehrere Sekundärwicklungen
53a und 5q.11, die an die Leitungen 56a und 57a angeschlossen sind und die Drähte
der Gleichrichterröhren 61a speisen.
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Eine Leitung 55a, die an einem Ende der Sekundärwicklung 53a angeschlossen
ist, geht durch die Solenoidwicklung 17a mit dem Kern 16a und die Strommesser 65a
nach q.311. Das andere Ende der Leitung 55a ist mit der Anode des lichtempfindlichen
Elementes 38a verbunden. Andere Leitungen verbinden die Kathode desselben mit den
Steuergittern der Röhren 6111.
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Die Art der Schaltung von gasgefüllten Gleichrichterröhren ist so
bekannt, daß sich eine weitere Beschreibung erübrigt.
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Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß bei der zweiten Ausführungsform
die Kompensationsbrücke weggelassen wurde und statt dessen zur leichten und schnellen
Einstellung der Nulllage der Vorrichtung auf dem Hebel log ein verstellbares Ausgleichsgewicht
62a vorgesehen ist.
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Die Erfindung bleibt nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.