DE8508424U1

DE8508424U1 - Oberschalige Waage

Info

Publication number: DE8508424U1
Application number: DE19858508424
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1985-03-21
Filing date: 1985-03-21
Publication date: 1986-04-24

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine oberschalige Waage mit einem Wägesystem, mit einem das Wägesystem umschließenden Gehäuse und mit einer Waagschale, die sich oberhalb des Waagengehäuses befindet und die sich über ein Verbindungsstück durch einen Durchbruch im Oberteil des Gehäuses hindurch auf einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Lastaufnehmer des Wägesystems abstutzt.

Waagen dieser Art sind allgemein bekannt. Sollen sie auch für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet sein, so ist eine druckfeste Ausführung des Gehäuses notwendig und der Spalt zwischen dem Verbindungsstück und dem Durchbruch im Oberteil des Gehäuses muß sehr eng und lang ausgeführt werden, wie es beispielsweise in der EP 0 018 656 beschrieben ist. Dieses macht das Gehäuse insgesamt teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine oberschalige Waage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Innere des Gehäuses fremdbelüftet werden kann, ohne daß der dabei entstehende überdruck im Innern des Gehäuses und die Strömung durch den Spalt zwischen dem Verbindungsstück und dem Durchbruch im Oberteil des Gehäuses Rückwirkungen auf das Wägeergebnis haben.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Gehäuse einen Anschlußstutzen aufweist, durch den ein Gasstrom in den Innenraum des Gehäuses eingeleitet werden kann,

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daß das Oehäuse auf seiner Unterseite ebenfalls einen Durchbruch aufweist und daß sich der Lastaufnehmer des Wägesystems bis in diesen Durchbruch hinein erstreckt.

Die normalerweise durch den überdruck bewirkte einseitige Kraftwirkung auf das Wägesystem wird durch den zweiten Durchbruch auf der Unterseite und den sich bis in diesen Durchbruch hinein erstreckenden Teil des Las taufnehmers !compens i er t. Diese Kompensation ist besonders gut, wenn der sich in den unteren Durchbruch des Gehäuses erstreckende Bereich des Lastaufnehmers die gleiche Querschnittsfläche aufweist wie das Verbindungsstück. Bei einem zylinderförmigen Verbindungsstück ist daher auch der sich in den unteren Durchbruch des Gehäuses erstreckende Bereich des Lastaufnehmers zylinderförmig ausgebildet und weist den gleichen Durchmesser auf wie das Verbindungsstück. Vorteilhafterweise ist dann auch der Durchbruch im Oberteil des Gehäuses und der Durchbruch im Unterteil des Gehäuses rund und mit gleichem Durchmesser ausgebildet.

Vorteilhafterweise ist auch die Länge der Spalte in

Strömungsrichtung oben und unten gleich, der Spalt zwischen dem sich in den unteren Durchbruch des Gehäuses erstreckenden Teil des Lastaufnehmers und dem Durchbrueh des Gehäuses weist also dieselbe-Geometrie auf wie der Spalt zwischen dem Verbindungsstück und dem Durchbruch im Oberteil des Gehäuses. Dann ist ebenfalls der Strömungswiderstand oben und unten gleich und es strömt oben und unten dieselbe Gasmenge durch den Spalt aus und auch die durch Reibkräfte in der Strömung verursachten Kräfte auf das Wägesystem heben sich auf.

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Soil die Gleichheit der Querschnittsflächen oben und unten
nicht durch eine genaue Fertigung erreicht werden, so sind
vorteilhafterweise Einstellmittel vorhanden, die es
gestatten, die Quersehnittsflache des sich in den unteren
Durehbrueh des Gehäuses erstreckenden Teil des Lastaufnehmers zu verändern. Zweckmäßigerweise bestehen diese
Einstellmittel aus einer Scheibe, die eine Nut in dem sich ' in den unteren Durchbruch des Gehäuses erstreckenden Teil f. des Lastaufnehmers mehr oder weniger freigibt. ■

Um die erlaubten Toleranzen beim Oberteil des Gehäuses : nicht zu sehr einschränken zu müssen, kann vorteilhafter- % weise auf dem Durchbruch im oberen Teil des Gehäuses ein %

i SchutzstUck aufgesetzt sein, das das Verbindungsstück unter aj Bildung eines engen Spaltes umschließt und das radiale \ Öffnungen aufweist, durch die der Hauptteil des i<

ausströmenden Gases radial austritt, ohne die Waagschale zu i. beeinflussen. Durch dieses Zwischenstuck wird also
gleichzeitig der Hauptteil des ausströmenden Gases von der

Waagschale ferngehalten.

Um zu verhindern, daß der durch den Anschlußstutzen
einströmende Gasstrom direkt auf ein Teil des Wägesystems
trifft, wird vorteilhafterweise in axialer Verlängerung des
Anschlußstutzens innerhalb des Gehäuses ein Platine der

elektronischen Schaltung der Waage angeordnet, so daß diese
Platine als Strömungsdiffusor wirkt.

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Vorteilhafterweise kann ebenfalls in axialer Verlängerung des Anschlußstutzens innerhalb des Gehäuses ein Temperatursensor vorhanden sein, der ein Heizelement an beliebiger Stelle innerhalb der Gaszuführung steuert. Dadurch läßt sieh eine Temperaturregelung aufbauen, die dafür sorgt, daß das zugeführte Gas immer dieselbe Temperatur hat.

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die wesentlichen mechanischen Teile der Waage,

Fig. 2 eine andere Ausgestaltung des unteren Teils des Lastaufnehmers in Unteransicht,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung des Durchbruchs im

Oberteil des Gehäuses im Schnitt und 20

Fig. 4 die Waage in Verbindung mit einem Druckluftsystem.

Die Waage in Fig. i besteht aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil 12, wobei die Trennfuge durch eine umlaufende Dichtung 16 abgedichtet ist. Die oberhalb des Gehäuses 12/13 angeordnete Waagschale 3 stütz* sich über ein Verbindungsstück 20 auf dem Lastaufnehmer 2 ab. Der Lastaufnehmer 2 ist über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 unter Bildung einer Parallelführung mit dem gehäusefesten Systemträger 1 verbunden. Das Gewicht des

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Wägegutes auf der Waagschale 3 wird dabei von der Waagschale 3 über das Verbindungsstück 20 und den Lastaufnehmer 2 und dann Über ein Koppelband 9 auf den kürzeren Hebelarm eines Übersetzungshebels 7 übertragen. Der Übersetzungshebel 7 ist mittels eines Kreuzgelenkes 8 am Systemträger 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7 ist die Spule 11 befestigt, deren Windungen sich im Luftspalt des Permanentmagnetsystems beiinden. Die Spule 11 wird über einen der übersieht1tchkeit halber nicht eingezeichneten Lagensensor und einen Regelverstärker mit einem Strom solcher Größe beaufschlagt, daß die erzeugte Kraft gerade dem Gewicht des Wägegutes das Gleichgewicht hält. Die Elektronik des 2legelverstärkers, eventuell auch weitere elektronische Bauelemente zur Meßwertverarbeitung und zur Anzeige des Wägeergebnisses, sind auf einor oder mehreren Platinen 18 angeordnet. Diese mechanischen und elektronischen Baugruppen sind allgemein bekannt und wurden daher im vorstehenden nur ganz kurz angedeutet.

Weiter weist die Waage in Fig. 1 einen Anschlußstutzen auf, durch den ein Gasstiom in den Innenraum 17 des Waagengehäuses 12/13 geleitet werden kann. Durch die Platine(n) 18 ist dafür gesorgt,· daß der Gasstrom nicht direkt auf das Wägesystem trifft, sondern großflächig verteilt wird. Durch die Gaszufuhr entsteht ein geringer überdruck im inneren Raum des Waagengehäuses und das zugeführte Gas strömt durch den Spalt zwischen dem Verbindungsstück 20 und dem Durchbruch 22 im Oberteil 12 des Gehäuses sowie durch den Spalt zwischen dem Teil 21 des

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Lastaufnehmers 2 und dem Durchbrueh 23 im Unterteil 13 des Gehäuses wieder aus. Steht die Waage beispielsweise in einer explosionsgefährdeten Umgebung, so wird durch die Zufuhr einer nicht explosionsfähigen Gasmischung - z.B. Normalluft - in den Innenraum 17 des Waagengehäuses 12/13 die Bildung eines ziindfähigen Gasgemisches im Innenraum 17 verhindert, so daß die Elektronik auf den Platinen 18 aus beliebigen, auch für den explosionsgefährdeten Bereich nicht zugelassenen Bauelementen bestehen darf.

Dadurch, daß das Waagengehäuse sowohl im Oberteil 12 als auch im Unterteil 13 Durehbrüche aufweist, in die sich Teile 20 bzw. 21 des Lastaufnehmers 2 hinein erstrecken, werden einseitige Wirkungen des Überdruckes im Innenraum 17 des Waagengehäuses 12/13 als auch einseitige Wirkungen des ausströmenden Gases auf das Wägesystem vermieden. Dadurch braucht die zugeführte Gasmenge bzw. der im Innenraum 17 erzeugte überdruck nicht mehr so genau konstant gehalten zu werden.

Eine optimale Störgrößenkompensation gegenüber Druekschwankungen ergibt sich, wenn die Querschnittsflächen des Teiles 21 des Lastaufnehmers 2 und des Verbindungsstückes 20 gleich sind, da dann der Differenzdruck zwischen dem Innenraum 17 und der Umgebung der Waage zu gleichen aber entgegengesetzt gerichteten Kräften auf den Lastaufnehmer 2 führt. Werden das Verbindungsstück 20 und das Teil 21 des Lastaufnehmers 2 mit rundem Querschnitt ausgeführt, so ist der Durchmesser dieser beiden Teile also vorteilhafterweise gleich zu wählen.

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Eine optimale Störgrößenkompensation gegenüber Schwankungen der durchströmenden Luftmenge ergibt sich am einfachsten, wenn die beiden Spalte die gleiche Geometrie aufweisen, da sich dann in beiden Spalten gleiche Strömungsverhältnisse ausbilden, die wiederum zu gleichen, aber entgegengesetzten Kraftwirkungen auf den Lastaufnehmer führen. Sind das Verbindungsstück 20 und das Teil 21 des Lastaufnehmers 2 mit rundem Querschnitt ausgeführt, so wird der Durchbruch 22 im Oberteil 12 des Gehäuses und der Durchbruch im Unterteil 13 zweckmäßigerweise ebenfalls rund ausgeführt und beide Durchbrüche erhalten den gleichen Durchmesser und die gleiche Wandstärke.

Eine andere Ausgestaltung des unVeren, sich in den Durch-

bruch 23 im Unterteil 13 des Gehäuses erstreckenden Teil des Lastaufnehmers 2 zeigt Fig. 2 in der Unteransicht. In dieser Ausgestaltung ist eine Einstellmöglichkeit für die wirksame Querschnittsfläche dieses Teils vorgesehen. Dadurch kann die wirksame Querschnittsfläche geringfügig verändert werden, so daß keine genaue Fertigung notwendig ist, so daß aber auch eventuell verbleibende andere Einflüsse von Druckänderungen auf die Anzeige der Waage beispielsweise infolge des Auftriebs - mit kompensiert werden können. Der sich in den Durchbruch 23 im Unterteil 13 des Gehäuses erstreckende Teil 21' des Lastaufnehmers 2 weist hier eine axiale Nut 24 auf. Diese Nut kann durch eine Scheibe 25 mehr oder weniger abgedeel t werden. Dazu weist die Scheibe 25 eine ausmittige Bohrung auf und wird durch eine Schraube 26 in der richtigen

Stellung am Teil 21' festgeschraubt.

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In Fig. 3 ist eine weitere Ausgestaltung des Durchbruches 22' im Oberteil 12 des Gehäuses im Schnitt
dargestellt. Um größere Toleranzen bei der Fertigung des Oberteiles 12 des Gehäuses ausgleichen zu können, ist der Durchbruch 22' hier größer ausgebildet und durch ein

anschraubbares SchutzstUck 30 nachträglich verschlossen. Dieses SchutzstUck weist eine zentrische Bohrung auf, so daß ein enger Spalt 31 zwischen SchutzstUck 30 und
Verbindungsstück 20 entsteht. In der oberen Hälfte weist das SchutzstUck 30 mehrere radiale Bohrungen 32 auf, so daß der Hauptteil des ausströmenden Gases durch diese
Bohrungen 32 austritt und nur ein kleiner Teil durch den restlichen Teil 33 des engen Spaltes. Dadurch wird das
Anblasen der Waagschale von unten vermieden; unterstützt wird dies noch durch eine Abschlußscheibe 34 am

SchutzstUck, die den aus den radialen Bohrungen 32
austretenden Gasstrom ableitet, ohne daß er die
Waagschale 3 beeinflußt. - Ein gleiches oder ähnliches
Schutzstück kann selbstverständlich aus SymmetriegrUnden auch für den Durchbruch 23 im Unterteil 13 des Waagengehäuses benutzt werden.

In Fig. 4 ist schematisch nochmal die ganze Waage in
Verbindung mit einem Druckluftsystem gezeigt. Die Waage

entspricht der Ausgestaltung aus Fig. 1. An den

Anschlußstutzen 14 ist ein Schlauch 45 angeschlossen, es folgt - entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Gases eine Heizmanschette 44, ein Durchflußmesser 42, ein
Stellventil 43 und schließlich der Kompressor 46. Weiter ist ein Regelgerät 41 gezeigt, das das Ausgangssignal des

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Durchflußmessers 42 erhält und damit das Stellventil 43 so regelt, daß der Waage ein etwa konstanter Gasstrom zugeführt wird. Weiter erhält das Regelgerät 41 das Ausganges igr.al eines Temperatursensors 19, der auf der Platine 18 im unmittelbaren Einströmbereich des Gases liegt. Aus diesem Temperatursignal leitet das Regelgerät die für die Heizmanschette 44 notwendige Heizleistung ab, um so die Temperatur des zugeführten Gases möglichst ΚΟΠ5Ϊ»ίϊΐ ZU ιιάΐΐεΠ. — ocuä iVerätaPiui tun iiä.jiu€lt öS S i Cil bei der in Fig. 4 gezeigten Gerätanordnung um eine Maximalkonfiguration für sehr hochauflösende Waagen. Bei mittleren Auflösungen kommt man bereits ohne Temperatur- und Druckregelung aus, da die erfindungsgemäße Waage ja besonders unempfindlich gegenüber Änderungen des

Speisedruckes ist.

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Claims

Sartorius GmbH Akte SW 8504

Weender Landstraße 94-108 Kö/kl

D-3400 Göttingen

Oberschal ige Waage

Ansprüche:

1. Oberschal ige Waage mit einem Wägesystem, mit einem das Wägesystem umschließenden Gehäuse und mit eim*r

Waagschale, die sich oberhalb des Waagengehäuses

befindet und die sich über ein Verbindungsstück durch einen Durchbruch im Oberteil des Gehäuses hindurch auf einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Lastaufnehmer des Wägesystems abstützt, dadurch_gekennzej[chne_t, daB das Gehäuse (12/13) einen Anschlußstutzen (14) aufweist, durch den ein Gasstrom in den Innenraum (17) des Gehäuses (12/13) eingeleitet werden kann, daß das Gehäuse (12/13) auf seiner Unterseite ebenfalls einen Durchbruch (23) aufweist und daß sich der Lastaufnehmer (2) des Wägesystems bis in diesen Durchbruch (23) hinein erstreckt.

2. Oberschal ige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich in den unteren Durehbruch (23) des Gehäuses (12/13) erstreckende Bereich (21,21») des ; Lastaufnehmers (2) die gleiche Quersehnittsflache

·- 5 aufweist wie das Verbindungsstück (20).

I 3. Oberschal ige Waage nach Anspruch 2 mit einem zylinder-

jjs förraigen Verbindungsstuck, dadurch gekennzeichnet, daß

£■ der sieh in den unteren Durehbruch (23) des Gehäuses

$ 10 (12/13) erstreckende Bereich (21) des Lastaufnehmers (2)

ebenfalls zylinderförmig ausgebildet ist und den gleichen Durchmesser wie das Verbindungsstück (20) aufweist.

■ 15 4. Oberschal ige Waage nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

(i zeichnet, daß der Durehbruch (22) im Oberteil (12) des

i Gehäuses und der Durehbruch (23) im Unterteil (13) des

ί Gehäuses beide rund und mit gleichem Durchmesser

■ ausgebildet sind.

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I 6. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

Ϊ dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen dem sich

in den unteren Durchbrueh (23) des Gehäuses erstreckenden Teil (£1) des Lastaufnehmers (2) und dem Durch-25 bruch (23) des Gehäuses dieselbe Geometrie aufweist wie der Spalt zwischen dem Verbindungsstück (20) und dem Durehbruch (22) im Oberteil (12) des Gehäuses.

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6. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, daduj? ch_ge ken η zeichne!, daß Einstellmittel (25/26) vorhanden sind, die es gestatten, die Querschnittsfläche des sich in den unteren Durchbruch (23) des Gehäuses (12/13) erstreckenden Teil (21·) des Lastaufnehmers (2) zu verändern.

7. Oberschal ige Waage nach Anspruch 6_; dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel aus einer Scheibe (25) bestehen, die eine Nut (24) in dem sich in den unteren Durchbruch (23) des Gehäuses erstreckenden Teil (21') des Lastaufnehmers (2) mehr oder weniger freigibt.

8. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch.gekennzeichnet, daß auf dem Durchbrueh (22') im oberen Teil (12) des Gehäuses ein Schutzstück (30) aufgesetzt ist, das das Verbindungsstück (20) unter Bildung eines engen Spaltes (31) umschließt und das radiale öffnungen (32) aufweist, durch die der Hauptteil des ausströmenden Gases radial austritt, ohne die Waagschale (3) zu beeinflussen.

9. Oberschal ige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Verlängerung des

Anschlußstutzens (14) innerhalb des Gehäuses (12/13)

eine Platine (18) der elektronischen Schaltung der Waage angeordnet ist, so daß diese Platine als Strömungsdi ffusor wirkt.

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10. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ^&^Μ1£ίΐ_ΚβΙ<ennzeichiie_t, daß in axialer Verlängerung des Anschlußstutzens (14) innerhalb des Gehäuses (12/13) ein Temperatursensor (19) vorhanden ist, der ein Heizelement (44) an beliebiger Stelle innerhalb der GaszufUhrung steuert.

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