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Flüssigkeitsdruck -Waage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckflüssigkeits-Waage,
deren Lastaufnehmer (Wiegebrücke) über Stützglieder auf mehreren hydraulischen Kapseln
ruht, deren von je einer Membran getragenen beweglichen Oberteile durch einen vorzugsweise
H-förmigen Rahmen miteinander verbunden sind.
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Sie bezweckt, jede Kapsel vor waagerecht gerichteten Kräften zu schützen,
wie sie beispielsweise ausgeübt werden, wenn Lastkraftwagen auf oder von dem Lastaufnehmer
gefahren werden.
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Um eine genaue Gewichtsanzeige bei einer Druckflüssigkeits-Waage
sicherzustellen, ist es erforderlich, daß die hydraulischen Kapseln, d. h. die Elemente,
die die Lastkraft in Flüssigkeitsdruck umwandeln, äußerst genau in bezug auf ihren
Querschnitt und ausreichend biegsam für eine Bewegung in senkrechter Richtung sind,
so daß innerhalb des Wirkungsbereiches der Lastkraft lediglich der Flüssigkeitsdruck,
der sich innerhalb der Kapsel bildet, entgegenwirkt. Um diesen Erfordernissen gerecht
zu werden, ist es notwendig, daß eine Verstärkungsmembran, die als biegsame Verbindung
und als Flüssigkeitsabschluß zwischen den oberen und unteren Teilen der Kapsel dient,
möglichst dünn und flexibel ist. Infolgedessen sind diese Teile sehr anfällig für
Beschädigungen, die sich aus einer horizontalen Ablenkung des beweglichen Kapselteiles
ergeben. Der bisher übliche, die beweglichen Teile der verschiedenen Kapseln der
Druckflüssigkeits-Waage miteinander verbindende, zweckmäßig H-förmige Rahmen ist
nicht in der Lage, horizontale Bewegungen der beweglichen Kapselteile zu ver-
hindern,
so daß immer noch eine genügend große horizontale Kraft auf die Kapsel übertragen
wird, die die Lebensdauer der Kapseln ganz erheblich einschränkt.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil durch eine im wesentlichen
parallel zu dem Längsträger des H-förmigen Rahmens verlaufende Strebe beseitigt,
die in der gleichen horizontalen Ebene schwenkbar mit dem Längsträger und einer
feststehenden Basis verbunden ist.
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Darüber hinaus besteht die Erfindung darin, Anschläge an der Kapsel
vorzusehen, um eine relative horizontale Bewegung in Querrichtung zu der normalen
Verkehrsbewegung über den Lastaufnehmer zu begrenzen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung
näher veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. I eine Seitenansicht einer Druckflüssigkeits-Waage
nach der Erfindung, Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht in vergrößertem Maßstab,
die ein Aufhängungssystem zur Unterstützung eines Lastaufnehmers zeigt, Fig. 3 eine
perspektivische Ansicht eines Kapselverbindungsrahmens mit dem Sicherungshebel zur
Verbindung dieses Rahmens mit einer starren Basis, Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung,
die die Verbindung zwischen einem Querteil und dem Längsteil des H-förmigen Verbindungsrahmens
darstellt, Fig. 5 einen senkrechten Längsschnitt durch den Verbindungsrahmen, in
dem insbesondere der Sicherungshebel zwischen dem Rahmen und der Basis zu erkennen
war, Fig. 6 eine Seitenansicht einer Kapsel, aus der verstellbare Anschläge zur
Begrenzung der seitlichen Bewegung des beweglichen Kapselteiles in bezug auf den
ortsfesten Teil zu erkennen sind, Fig. 7 und 8 ähnliche Ansichten, wobei Fig. 7
Anschläge verdeutlicht, die in der gleichen horizontalen Ebene wie der Angriffspunkt
der Lastkraft an der Kapsel angeordnet sind, während Fig. 8 eine etwas abgewandelte
Ausführungsform der Anschläge darstellt.
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Die Zeichnung und die nachstehende Beschreibung sollen lediglich
den Erfindungsgegenstand erläutern, ohne Einschränkungen in bezug auf den Erfindungsumfang
darzustellen.
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Bei einer Druckflüssigkeits-Waage, die den Erfindungsgedanken verkörpert,
ist ein Lastaufnehmer I, der eine von Längsträgern 2 und 3 unterstützte Plattform
hat, an seinen Ecken durch eine Mehrzahl von hydraulischen Kapseln 4 unterstützt.
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In Fig. I liegt der Längsträger 2 an der hinteren Seite der Plattform
I, während der Träger 3 in der Nähe der Vorderseite liegt. Jede der lastaufnehmenden
Kapseln 4 umfaßt einen Grundteil 5 und einen hydraulisch gestützten beweglichen
Teil 6. Der obere oder bewegliche Teil 6 stützt ein Aufhängungssystem 7 (im einzelnen
in Fig. 2 dargestellt) und ist außerdem mit ähnlichen Teilen der anderen Kapseln
mittels eines H-förmigen Verbindungsrahmens 8 verbunden, der im einzelnen in Fig.
3 zu erkennen ist.
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Lastkräfte, die auf die Plattform I aufgebracht werden, übertragen
sich auf die Kapseln 4 und werden dort in Flüssigkeitsdruck umgewandelt, der über
einzelne Druckleitungen 9 auf eine Mehrzahl von Druckaufnehmern 10 übertragen wird,
welche den Flüssigkeitsdruck wiederum in eine Kraft umwandeln, die über Strebe II
auf einen Hebel I2 iibertragen wird, der an einer Stütze I3 schwenkbar gelagert
ist, welche einen Teil der Basis 14 bildet. Die auf den Hebel 12 übertragenen Kräfte
werden wechselweise über den Stahlstab Ig und die Bügel I6 und I7 auf einen Wiegebalken
I8 übertragen, der auf einem Ständer 19 schwenkbar ist, welcher auf einen Träger
20 aufgebaut ist. Der Träger 20 kann von Säulen 21 und 22 auf der Basis 14 oder
in irgendeiner anderen geeigneten Form unterstützt werden. Ein Laufgewicht 23, welches
auf dem Wiegebalken I8 verschiebbar angeordnet ist, gleicht die über den Stahlstab
13 aufgebrachte Kraft aus und zeigt durch seine Lage in bezug auf die Länge des
Wiegebalkens 18 die Größe der Lastkraft an.
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Damit die Lage des Verschiebegewichtes 23 eine genaue Anzeige der
Last auf der Plattform I vermittelt, ist es erforderlich, daß die Kapseln 4 die
aufgebrachte Lastkraft in gleichbleibendem Verhältnis-und ohne Hinzufügung oder
Abzug zusätzlicher Kräfte in Flüssigkeitsdruck umwandeln. Es ist ferner erforderlich,
daß die Druckaufnehmer I0, von denen jeder einen Metallfaltenbalg umfaßt, ebenfalls
den Flüssigkeitsdruck genau in mechanische Kraft umwandeln.
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In Fig. 2 erkennt man-die hydraulische Kapsel 4, die das Aufhängesystem
an der oberen Fläche unterstützt. Das Aufhängesystem 7 umfaßt eine Strebe 24, deren
oberes Ende ein Teil einer sphärischen Oberfläche mit einem solchen Krümmungsradius
ist, der etwas geringer als die Länge der Strebe 24 ist, und mit einer Druckplatte
25 an dem Träger 3 zusammenarbeitet. Das untere Ende der Strebe 24 ist flach und
wird von der- - oberen - gerundeten Fläche eines Knopfes 26 gestützt, der in den
Boden einer unten zylindrischen, im übrigen konischen Bohrung einer verstellbaren
Fassung 27 desAufhängesystems eingesetzt ist. Die verstellbare Fassung 27 ist in
einen Basisteil 28 eingeschraubt, welcher seinerseits mit der verstellbaren Kapselplatte
verschraubt ist.
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Ein Schild oder Kragen 29, der auf der Strebe 24 aufgeschrumpft ist,
unterbindet den Eintritt von Fremdkörpern in die konische Bohrung und unterstützt
außerdem mit seiner oberen Fläche einen Gummikragen 30, der die Strebe 24 an der
Druckplatte 25 zentriert. Die Gegenkraft des Gummikragens 30, wenn dieser durch
Kippen des Kragens 29 komprimiert wird, wirkt so, daß die Strebe 24 in bezug auf
die Oberfläche der Druckplatte 25 senkrecht steht. Die Krümmungsradien der gewölbten
Fläche der Strebe 24 und des Knopfes 26 sind so gewählt, daß der Lastaufnehmer einschließlich
des Trägers 3 in bezug auf horizontale Bewegung praktisch in neutralem Gleichgewichtszustand
ist. Wenn
der Lastaufnehmer in bezug auf horizontale Bewegung in
neutralem Gleichgewichtszustand ist, so tritt keine Rückhol- oder Gegenkraft auf,
die den Lastaufnehmer horizontal zu bewegen trachtet, gleichgültig in welcher Lage
er sich befindet. Infolgedessen ist es erwünscht, daß die Kombination des Gummikragens
30 und die Krümmungsradien der Strebe 24 und des Knopfes 26 so gewählt werden, daß
ein verhältnismäßig stabiles Gleichgewicht erzielt wird. Mit anderen Worten, strebt
der Lastaufnehmer danach, eine solche Stellung einzunehmen, daß die Strebe 24 im
wesentlichen senkrecht zu der Druckplatte 25 steht.
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Wenn der Lastaufnehmer seitlich abgelenkt wird, verschiebt sich der
Lastangriffspunkt wegen der Rollwirkung der Strebe 24 auf der runden Oberfläche
des Knopfes 26 geringfügig auf der Kapsel, und es wird eine Kippkraft auf die Kapsel
ausgeübt, weil der Lastangriffspunkt in einem beträchtlichen Abstand oberhalb der
Druckkammer der Kapsel liegt. Wenn die Kapsel die Möglichkeit hat, zu kippen, so
wird damit der wirksame Querschnitt etwas geändert, und die Genauigkeit der Waage
leidet entsprechend. Um das Kippen der beweglichen Kapselteile zu unterbinden, sind
diese mittels eines H-förmigen Rahmens 8 verbunden, der Arme 31 mit kastenförmigem
Ouerschnitt an jedem Ende der Waage umfaßt. Jeder Kastenteil besitzt zwei Paare
von kurzen längslaufendenWinkeleisenarmen 32, die die benachbarten Lastaufhängungssysteme
7 umgreifen, welche an den Kapseln an dem Ende des Lastaufnehmers angeordnet sind.
Die längs laufenden Arme 32 sind jeweils an den oberen Kapselplatten 6 mittels Stehbolzen
33 und Verstellmuttern 34 verstellbar festgelegt.
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Die kastenförmigen Arme des H-förmigenVerbindungsrahmens sind untereinander
durch einen längs laufenden Doppel-T-Träger 35 verbunden, dessen Enden an der neutralen
Achse des Doppel-T-Trägers 35 mit Verbindungsplatten 36 versehen sind, an denen
Winkelstücke37 37 verschraubt sind, die wiederum an den kastenförmigen Armen 31
festgelegt sind.
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Das Spiel in den Bohrungen in den Platten 36 und den Winkelstücken
37 ermöglicht eine Verstellung in gewissem Umfange, ohne daß die Stabilität des
Verbindungsrahmens leidet.
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Der H-förmige Rahmen 8 verhindert dadurch, daß er die beweglichen
Platten 6 der einzelnen Kapseln untereinander verbindet, das Kippen dieser Kapselteile
6, kann aber keine seitliche Bewegung der Kapselteile 6 unterbinden, wenn der Lastaufnehmer
seitlich verlagert wird. Dies ergibt sich daraus, daß die horizontal gerichteten
Kräfte, die auf die verschiedenen Kapseln übertragen werden, alle in der gleichen
Richtung liegen und somit die Kapselplatten 6 und den Verbindungsrahmen 8 als Ganzes
bewegen. Bei großen Fahrzeugwaagen können diese horizontal gerichteten Kräfte sehr
groß werden, wenn der Fahrer die Bremsen anzieht, sobald er auf die Plattform gefahren
ist und damit eine horizontale Kraft ausübt, die in manchen Fällen etwa gleich dem
Gesamtgewicht des Fahrzeuges sein kann. Obwohl üblicherweise Stoßstangen zur Begrenzung
der seitlichen Bewegung des Lastaufnehmers innerhalb der Grenzen der Gruben oder
des Waagengehäuses vorgesehen sind, ist doch die von den Stoßstangen zugelassene
Bewegung immer noch groß genug, um einen Fehler in der Kapsel herbeizuführen.
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Erfindungsgemäß wird die Übertragung einer solchen Kraft auf die
Kapsel durch eine Strebe oder eine waagerechte Säule 38 unterbunden, die mit einem
Ende über eine Biegeplattenvorrichtung 39 mit dem Längsteil 35 des H-förmigen Rahmens
8 verbunden ist und deren anderes Ende über eine ähnliche Biegeplattenvorrichtung
40 mit einem ortsfesten Teil oder einer Verankerung 41 vereinigt ist, die beispielsweise
eine Wandung oder ein in der Grube vorgesehenes Widerlager sein kann, die den Lastaufnehmer
und die Stützstrebe aufnimmt. Die Strebe oder Säule 38, die als Sicherungshebel
wirkt, liegt parallel zu dem längs laufenden Doppel-T-Träger 35 des H-förmigen Rahmens
8 und kann erhebliche Länge aufweisen. In dem vorstehenden Falle weist sie etwa
die halbe Länge des Längsteiles 35 auf. Die einzige Bedingung in bezug auf die Länge
der Strebe oder des Sicherungshebels 38 ist die, daß während der normalen senkrechten
Bewegung des H-förmigen Rahmens 8 die entgegenwirkende Steuerkraft der Biegeplatten
42 der Anordnung 39 und 46 keine nennenswerte, die Last beeinflussende Kraft ausüben
soll. Die Biegeplattenanordnungen 39 und 40 sind im einzelnen in den Fig. I bis
5 dargestellt. Jede dieser Anordnungen umfaßt einen flachen längs laufenden Teil
43, der eine waagerechte Auflage in gleicher oder im wesentlichen in gleicher Ebene
mit einer ähnlichen Fläche 44 des Blockes 45, der mit dem Längsteil 35 verbunden
ist, und mit einer weiteren Fläche 46 eines Winkels 47 bildet, der an der Verankerung
41 festgelegt ist. Die Biegeplatten 42, die in einer horizontalen Fläche angeordnet
sind, sind gegen die Fläche der Teile 43 mittels Klemmplatten 48 und gegen die Teile
45 und 47 durch Klemmplatten 49 verschraubt. Die Biegeplatten 42 können sich in
Anpassung an die Wiegebewegung der Kapseln und des Rahmens 8 verbiegen, aber ihre
freien Längen zwischen den Klemmplatten sind so kurz, daß sie selbst maximalen horizontal
gerichteten Kräften widerstehen können, die durch die verschiedenen Aufhängungssysteme
7 auf die beweglichen Kapselplatten 6 übertragen werden könnten.
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Während ein Sicherungshebel oder eine horizontale Säule oder Strebe
wie die durch die Biegeplatten angelenkte Strebe 38 ein sehr befriedigendes Hilfsmittel
zur Unterbindung horizontale Bewegung der Kapselteile darstellt, weist es jedoch
einen größeren Aufwand auf als ein einfacher Anschlag, der zur Begrenzung der Kapselbewegung
vorgesehen wird.
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Es wird jedoch diese Art zur Unterbindung von Längsbewegungen wegen
der in dieser Richtung auftretenden großen Kräfte vorgezogen. Die seitlich gerichteten
Kräfte sind von wesentlich geringerer Größe, und es kann diesen durch einfache Anschläge
entgegengetreten werden, die zwischen den oberen und unteren Kapselteilen 5 und
6 wirken.
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So kann z. B. - wie in Fig. 6 dargestellt - der obere Kapselteil 6,
der eine nach unten gerichtete Felge aufweist, mit einem Paar oder mehr Anschlagschrauben
51 versehen werden, die in die abwärts gerichtete Felge 50 eingeschraubt sind und
durch Sicherungsmuttern 52 festgelegt werden. Die äußeren Enden der Anschlagschrauben
51 sind so eingestellt, daß sie nahe an dem Umfang des Basisteiles 5 der Kapsel
liegen, aber diesen nicht berühren. Diese Anschlagschrauben können bei jeder Anlage
verwendet werden, bei der die horizontal gerichteten Kräfte gering sind. Im besonderen
werden sie zur Steuerung der horizontalen Bewegung des Lastaufnehmers in einer solchen
Richtung benutzt, die quer zu der Verkehrs richtung auf der Waage liegt.
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Fig. 7 zeigt eine ähnliche Anordnung, in der der obere Kapselteil
6 einen seitwärts gerichteten Arm 53 umfaßt, dessen Ende eine flache senkrechte
Ebene aufweist, die dem Ende einer Anschlagschraube 54 gegenüberliegt, welche in
das Oberende eines Winkels 55 eingeschraubt ist, der sich von der Basis der Kapsel
5 nach oben erstreckt und mit dieser verbunden ist. Es muß darauf hingewiesen werden,
daß die Berührung zwischen dem Arm 53 und der Anschlagschraube 54 im wesentlichen
in derselben Ebene liegt wie das Unterende der Strebe 24, die auf dem Kopf 26 des
Aufhängungssystems ruht.
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Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die von den Anschlagschrauben
54 ausgeübte Gegenkraft mit den seitlich gerichteten Kräften, die von dem Lastaufnehmer
übertragen werden, in einer Linie liegen, so daß keine Kippkraft ausgeübt wird,
wenn der Kapselteil 6 durch eine durch das Kippen der Strebe 24 ausgeübte Kraft
seitwärts gedrückt wird.
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Fig. 8 zeigt eine geringfügig abgewandelte Anschlagform, die den
anderen darin ähnelt, daß Anschlagschrauben 56 durch die Enden von Teilen 57 geschraubt
sind, die mit der Basis 5 der Kapsel verbunden sind und mit senkrechten Flächen
58 auf dem Umfang des oberen Kapselteiles 6 in Eingriff gelangen. Die in Fig. 8
dargestellte Anordnung ist eine Umkehrung der in Fig. 6 dargestellten Konstruktion
und erzielt dasselbe Ergebnis.
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Die Lebensdauer von hydraulischen Kapseln kann erheblich verlängert
und die Genauigkeit entsprechend vergrößert werden, wenn die Kapseln gegen horizontale
Bewegung geschützt sind, die die im hohen Maße beanspruchte Verstärkungsmembran,
welche die Flüssigkeitsdruckkammer der Kapsel abschließt, beschädigen könnte. Der
Sicherungshebel und die dargestellten und beschriebenen Anschläge gewährleisten
entweder eine vollständige Aufhebung der Bewegung jeder der Kapseln oder eine Begrenzung
der Bewegung auf das durch die Anschläge bestimmte Maß.
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Diese Vorrichtung zum Schutze der Kapseln können getrennt oder in
Kombination in Abhängigkeit von den Erfordernissen bei der jeweiligen Waageanlage
benutzt werden.
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Es ist klar, daß in den verschiedenen Richtungen Abwandlungen von
den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können,
ohne den Erfindungsumfang zu verlassen.
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PATENTANSPROCKE: 1. Flüssigkeitsdruck-Waage, deren Lastaufnehmer
(Wiegebrücke) über Stützglieder auf mehreren hydraulischen Kapseln ruht, deren von
je einer Membran getragenen beweglichen Oberteile durch einen vorzugsweise H-förmigen
Rahmen miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen parallel
zu dem Längsträger des H-förmigen Rahmens (8) verlaufende Strebe (38), zu die in
der gleichen horizontalen Ebene schwenkbar mit dem Längsträger (35) und einer feststehenden
Basis (4I) verbunden ist.