SE438733B - Lastcell av skjuvkrafttyp - Google Patents

Description

820-1365-7 En speciellt värdefull egenskap hos lastceller av skjuvkrafttypen är dess förmåga att tåla sidkrafter, d v s krafter som ej verkar i lastcellens mätriktning. Lastcellerna erfordrar inga sidstyvande anordningar utan tål sidkrafter på upp till 100-200% av märklast.

En lastcell kan emellertid påverkas även av andra störande krafter och som alltid i mätsammanhang är det då temperaturen och kanske främst temperaturvariationer som kan orsaka mätfel. De töjnings- givare som ingår i lastcellen har naturligtvis i sig själva ett visst temperaturberoende, orsakat bla av att mätelementet och mot- ståndstråden har olika längdutvidgningkoefficienter. Om man emeller- tid använder minst fyra töjningsgivare och om dessa är lika och lim- made på samma material, kommer de resistansändringar som orsakas av temperaturändringar att vara lika stora. Eftersom töjningsgivarna är bryggkopplade kommer bryggans balans ej att ändras.

Störande krafter vilka försämrar vägningsnoggrannheten kan emeller- tid också orsakas av exempelvis temperaturexpansionen hos en våg- behållare eller vågplattform. Av detta skäl är det vanligt att komplettera lastcellen med lager eller annan form av inbyggnads- detaljer så att de störande krafterna exempelvis sidkrafter eller vridande moment inte påverkar lastcellen. Därvid är det vanligt att montera lastcellen med båda ändarna vilande i ögleformade stöd för- sedda med sfäriska eller väl avgränsade kontaktytor. Vidare har lasten i dessa fall anbringats över en lagring på den aktiva mitt- delen hos lastcellen.

Detta har nu medfört att det tidigare för varje vågapplikation har krävts att speciella inbyggnadsdetaljer har tillhandahållits som komplement till själva lastcellen. Ett alternativ till att tillhanda- hålla dessa kompletterande inbyggnadsdetaljer är att en lastcells- kund själv ombesörjer inbyggnaden av lastcellen efter fabrikantens anvisningar. I båda fallen tillkommer en extrakostnad vilken måste läggas till priset för lastcellerna.

Avsikten med vår uppfinning är att så långt som möjligt minimera ¿antalet extra delar som erfordras för inbyggnaden av lastcellen, helst så att inga extra delar alls erfordras, utan lastcellen och dess in- byggnadsdetaljer erbjuds i form av en enda enhet, ett "paket".

Uppfinningen kännetecknas därvid i huvudsak av att de båda ändpar- 8201365-7 tierna är ringformade och har en radie som överstiger radien hos den balkformade mätkroppen i övrigt och att de vidare inne- fattar en inbyggd lagring för att medge en sidorörelse av mät- kroppen på ett plant underlag mot vilket ändpartierna vilar. Ge- nom denna lagring elimineras de extra inbyggnadsdetaljer som ti- digare krävts för sådana vågapplikationer där störande krafter _ försämrat vägningsnoggrannheten. Genom den inbyggda lagringen kan lastcellen belastas via ett enkelt lastok utan att någon form av kompletterande lagring erfordras.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningar som visar några olika utföringsformer av lastcellen. Figur 1 visar en lastcell i genomskärning utefter dess längdaxel och där den inbyggda lagringen utgöres av ett glidlager, figur 2 en lastcell där den inbyggda lagringen utgöres av ett kul- lager, figur 3 och 4 visar ett av ändpartierna hos en lastcell med rullager resp nâllager, figur 5 visar en lastcell där sfäriska 'stödringar är utformade direkt i den balkformade mätkroppens .,~,...~...-...,p...._..~_._.__ ~.-,.. ...in cylinderyta och där den inbyggda lagringen bildas vid stödringar- nas kontakt med underlaget, figur 6 visar en ändvy över lastcellen enligt figur 1 och figur 7 en ändvy över lastcellen enligt figur 2.

För de olika utföringsformerna hos lastcellen som kommer att be- skrivas i det följande har hela tiden samma hänvisningsbeteckningar använts för motsvarande delar hos lastcellen. Lastcellens grundut- förande är också detsamma för de olika utföringsformerna medan den inbyggda lagringens utförande varierar. Som framgår av figurerna består lastcellens mätkropp 1 i princip av en ihålig, cylinderfor- mad balk vilken uppvisar dels två yttre partier 2, 3, belägna i anslutning till balkens ändar och som bildar lastcellens stöd mot underlaget och dels ett mellanliggande, mittre parti 4 vilket bil- dar lastcellens lastanslutningsdel, markerat med kraftpilen F i figurerna.

Lastcellen är företrädesvis horisontellt orienterad, exempelvis vid Vägning av tankar och behållare, och ger då en enkel installa- tion och låg bygghöjd. Underlaget utgöres ofta av ett betonggolv e d. Om erforderlig bärighet saknas hos underlaget kan det vara nödvändigt att införa en härdad uppställningsplatta eller -ränna a., __._<,_... .. .fi-v-a... _ 82013 65- 7 5 som underlag för att fördela punktbelastningen från last- cellen.

Som framgår av figurerna är såväl lastcellens båda ändpartier som dess mittparti ringformade med en radie som överstiger radien hos lastcellselementet i övrigt. Då en last anbringas på lastcellens mitt parti 4 via ett enkelt lastok 6 kommer lastcellen att bli skjuvpåkänd varvid deformationerna i balk- materialet på grund av den reducerade materialtjockleken kon- centreras till övergångszonerna 7, 8 mellan de båda ändpartier- na och mittpartiet.

Mätkroppen 1 är vidare försedd med en axiell genomgående urborr- ning 9 vilken medger en skyddad placering av trådtöjningsgivar- na och ger plats för ledningsdragning och kabelanslutning. Fyra trådtöjningsgivare 10, 11 12 och 13 är placerade inuti urborr- ningen i de nämnda övergångszonerna och fästa på de ytor hos ggenomborrningen som är i huvudak parallella med balkens böjnings- s plan. Trådtöjningsgivarna är vidare så placerade att de pâverkas av balkmaterialets deformation i två relativt varandra vinkel- räta riktningar som bildar 45° med balkens längdaxel 14. På känt sätt harvflkme lastcellens känslighet ökats genom att de tvâ paren trådtöjningsgivare 10, 11 respektive 12, 13 är inkopplade i de fyra grenarna av en konventionell elektrisk wheatstonebryäga- Anslutningen till bryggan sker via en kabel 15 som via en genom- föringsplugg 16 i en av mätkroppens ändar ansluts till ledarna från trådtöjningsgivarna. Balkens andra ände är också tillsluten genom en cirkulär inre ändpropp 17a och ett yttre lock 17b.

Som omnämnts inledningsvis har det tidigare varit vanligt att förse lastcellerna med separata inbyggnadsdetaljer i form av ögleformade stöd försedda med sfäriska eller väl avgränsade kon- taktytor och lastok försedda med en lagring för att förhindra att störande krafter påverkar lastcellen. Speciellt vid Vägning av stora tankar och behållare kan sådana störande krafter upp- träda på grund av temperaturutvidgningar och vindpåverkan.

Den nu beskrivna lastcellen fordrar inte några sådana separata inbyggnadsdetaljer. I stället är lastcellens ändpartier försedda med en inbyggd lagring som upptar de störande krafterna. Detta medför att givarna kan placeras direkt på ett underlag eller 8201365-7 fundament som har tillräcklig bärighet och att ett enkelt lastok fastskruvat direkt i lastcellens mittparti kan användas.

I den utföringsform som visas i figur 1 utgöres den inbyggda lagringen i lastcellens båda ändpartier av ett glidlager som är bildat mellan en yttre sfärisk ring 18 med L-format tvär- snitt och en inre cylindrisk ring 19 utformad direkt i mät- kroppens 1 mantelyta. De yttre sfäriska ringarna är gjorda av ett härdat material, exempelvis stål, och kvarhålles i sin rät- ta position i mätkroppens längsled genom låsringar 20 som an- ligger mot det vinklade partiet 21 hos ringen 18. För att under- lätta tillverkningen har den inre cylindriska ringen en plan cylindrisk yta med lämpligen samma radie som den cylindriska lastanslutningsdelen 4. Den yttre sfäriska ringen har en mot- svarande plan, inre cylindrisk kontaktyta. I kontaktytan mellan ringarnas cylindriska ytor är ett glidlager 22 av PTFE-väv eller Teflon inlagt för att underlätta en glidrörelse mellen den sfäriska yttre ringen och mätkroppen.

I figur 2 visas en alternativ utföringsform där den inbyggda lag- ' ringen utgöres av ett kullager 23 inlagt mellan en yttre sfärisk ring 18 och en inre, cylindrisk ring 19 vilken i likhet med ringen 19 i figur 1 är utformad direkt i mätkroppen 1. Kullagret 23 fastlåses mellan de två ringarna med hjälp av en inre och en yttre låsring 20. Istället för en uppställningsplatta vilar last- cellen här mot ett underlag i form av två uppställningsrännor 5, företrädesvis av stål.

I figur 3 visas det vänstra, yttre partiet av en mätkropp av ytterligare en utföringsform där lagret utgöres av ett nâllager 24. Liksom tidigare utgöres balkens ändparti av en yttre sfärisk, härdad ring 18 och en inre cylindrisk 19 bildad direkt i mät- kroppens cylindriska mantelyta. Nållagret fastlåses mellan de båda ringarna med hjälp av en lâsring 20.

I figur 4 visas ytterligare en utföringsform där lagringen ut- göres av ett sfäriskt rullager 25. I detta fall har den yttre ringen 18 en cylindrisk mantelyta istället för sfärisk. Två stycken låsringar fasthâller rullagret 25 i dess rätta läge mellan ringarna. I både figur 3 och 4 utnyttjas uppställnings- irännor 5 som underlag för lastcellen. fi-à-.ï-É-w-fi-fl-ß- ~- -v ---~- - ~ 8201365-7 I figur 5 visas slutligen ett exempel där den inbyggda lag- ringen helt enkelt utgöres av en sfärisk ringformad del 26 ut- formad direkt i mätkroppens mantelyta. I detta fall utgöres själva lagringen av kontakten mellan den sfäriska, ringformade delen 26 och underlaget 27. Denna lastcell kan användas i appli" kationer där konstant temperatur kan förväntas och där noggrann- hetskraven är låga, exempelvis vid nivåövervakning i en tank o d.

I figurerna 6 och 7 visas slutligen tvâ ändvyer över lastcellen enligt figur 1och figur 2, respektive. Som framgår utgöres last- oket av ett enkelt element 6 vilket fastskruvas med hjälp av en skruv 28 i lastcellens lastanslutningsdel och försett med tvâ hål 29 för att underlätta monteringen vid aktuell konstruktionsdel. Av figurerna framgår också att det yttre locket 17b är fastskruvat i mätkroppen medelst fyra skruvar 30.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan som exempel visade ut- föringsformerna utan kan modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Den balkformade mätkroppen behöver exempelvis inte vara cylinderformad utan kan mycket väl vara fyrkantig förutsatt att ändpartierna är försedda med en inbyggd lagring. Vidare be- höver mätkroppen inte vara ihålig utan istället massiv varvid trådtöjningsgivarna är placerade på balkens ytterytor i övergångs- ZOIIGIYIB..

Claims (8)

ff 8201365-7 PATENTKRAV

1. Lastcell av skjuvkrafttyp innefattande en balkformad mätkropp (1) vars båda ändpartier (2, 3) bildar stöd mot last- cellens underlag och vars mittparti (4) bildar lastcellens last- anslutningsdel och varvid i övergångszonerna mellan nämnda par- tier trådtöjningsgivare (10-13) är fästa så att de pâverkas av deformationer i balkmaterialet som uppstår då den balkformade mätkroppen utsättes för böjning på grund av en i lastanslutnings- delen anbringad kraft k ä n n e t e c k n a d av att de båda ändpartierna (2, 3) är ringformade och har en radie som översti- ger radien hos den balkformade mätkroppen i övrigt och att de vidare innefattar en inbyggd lagring (22, 23, 24, 25, 26) för att medge en sidorörelse av mätkroppen på ett plant underlag mot vilket ändpartierna vilar.

2. Lastcell enligt patentkrav 1 därav att den inbyggda lagringen utgöres av ett glidlager bil- dat mellan en yttre ring (18) och en inre cylindrisk ring (19) utformad direkt i mätkroppens mantelyta. k ä_n n-e tge c k n a d

3. Lastcell enligt patentkrav 2 k ä n n e t-e c k n a d därav att den yttre ringen (18) har en sfärisk mantelyta för an- liggning mot underlaget.

4. Lastcell enligt patentkrav 2 k ä n n e t e c k n a d därav att ett glidlager (22) av PTFE-väv e d är inlagt i kon- taktytan mellan den yttre och inre ringen (18, 19).

5. Lastcell enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d därav att den inbyggda lagringen utgöres av ett kullager (23) anordnat mellan en yttre sfärisk ring (18) och en inre, cylindrisk ring (19) utformad direkt i mätkroppens mantelyta. 13201365-7

6. Lastcell enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d därav att den inbyggda lagringen utgöres av ett nållager (24) anordnat mellan en yttre sfärisk ring (18) och en inre cylindrisk ring.(19) utformad direkt i mätkroppens mantelyta.

7. Lastcell enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d därav att den inbyggda lagringen utgöres av ett rullager (25) an- ordnat mellan en yttre, cylindrisk ring (18) och en inre cylind- risk ring (19) utformad direkt i mätkroppens mantelyta.

8. Lastcell enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d därav att den inbyggda lagringen utgöres av en sfärisk, ringfor- mad del (26) utformad direkt i mätkroppens mantelyta för anligg- ning mot underlaget (27).