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Lastmeßvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Lastmeßvòrrichtung,
die in einem Gehäuse drei hintereinanderliegende Membranen enthält, die mit einem
von der zu messenden Kraft beaufschlagten Druckstück verbunden und derart angeordnet
sind, daß drei hintereinanderliegende Kammern gebildet werden, deren äußerste mit
einer Druclzufiußöffnung und mit einer Auslaßöffnung versehen ist, die durch ein
mit dem Druckstück verbundenen Ventilverschlußstück verschlossen werden kann und
die mit der vorderen Kammer verbunden ist. Derartige Lastmeßvorrichtungen dienen
beispielsweise zum Einbau in eine Wägevorrichtung, die ihrerseits zum Wiegen von
in Bewegung befindlichem Material auf einem Förderband dient.
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Es ist eine Lastmeßvorrichtung der eingangs beschriebenen Bauform
bekannt, bei der die äußerste Kammer über ein Reduzierventil an eine Luftdruckleitung
angeschlossen ist. An diese Luftdrucldeitung ist weiterhin über ein Einsteilventil
auch die vordere Kammer angeschlossen. An die äußerste Kammer ist weiterhin ein
Druckmeßgeråt zur Bestimmung der Last angeschlossen. Die zwischen den beiden Kammern
angeordnete Membran hat einen kleineren Durchmesser als die beiden anderen Membranen,
die gleich groß sind.
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Die zwischen der mittleren kleineren Membran und der äußersten Membran
gebildete mittlere Kammer steht über eine Bohrung mit der umgebenden Luft in Verbindung.
Der Luftdruck in der äußersten Kammer stellt sich automatisch ein, um eine aufwärts
gerichtete Kraft auszuüben, die gleich der abwärts gerichteten Kraft der zu wiegenden
Last ist. Die vordere Kammer dient dazu, das Totgewicht auszuschließen. Diese Vorrichtung
hat den Nachteil, daß sie in Anbetracht der verhältnismäßig kleinen mittleren Membran
nicht genügend empfindlich ist, so daß ein einwandfreies Wiegen leichter Gewichte
in dieser Lastmeßvorrichtung nicht möglich ist. Es ist weiterhin eine Kammer der
eingangs beschriebenen Art bekannt, die noch zusätzlich mit zwei weiteren Membranen
ausgerüstet ist, von denen je eine zwischen zweien der bereits genannten drei Membranen
angeordnet ist. Durch eine erste zusätzliche Membran zwischen der hinteren und der
mittleren Membran wird eine erste zusätzliche Kammer gebildet, die mit der umgebenden
Luft in Verbindung steht. Zwischen der mittleren und der vorderen Membran ist wiederum
eine zusätzliche Membran vorgesehen, wodurch eine zweite zusätzliche Kammer gebildet
ist, die wiederum mit der umgebenden Luft in Verbindung steht. Bei dieser bekannten
Vorrichtung sind die beiden zusätzlichen Membranen kleiner als die drei anderen
Membranen ausgebildet. Diese drei Membranen haben alle die gleiche Größe. In der
Vorrichtung wird zur Speisung der nicht mit der Atmosphäre verbundenen Räume eine
Druckflüssigkeit verwendet. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie
bei einer Anderung des Belastungsgewichtes in Schwingung gerät. Um diese Schwingungen
abzudämpfen, ist bei der bekannten Vorrichtung ein Schwingungsdämpfer notwendig.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der beschriebenen
Lastmeßvorrichtung zu vermeiden und insbesondere eine Lastmeßvorrichtung zu schaffen,
die auch zur Messung leichter Lasten geeignet ist und die nicht in Schwingungen
gerät, so daß Schwingungsdämpfer entfallen können.
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Die Erfindung betrifft eine Lastmeßvorrichtung der im ersten Absatz
geschilderten Art. Die Erfindung besteht dabei darin, daß die Fläche der mittleren
Membran größer ist als die Fläche der beiden anderen Membranen. Durch die Erfindung
ergibt sich zunächst der Vorteil, daß Schwingungsstörungen nicht auftreten, da infolge
der vergrößerten Fläche der mittleren Membran eine Druckkomponente in glei-
cher
Richtung erzeugt wird, in der die auf das Druckstück einwirkende Last wirkt. Demzufolge
stellt sich in der äußersten Kammer ein entsprechend größerer Druck ein, um diese
verstärkte Last auszugleichen, wodurch die Bewegungen des Druckstückes verzögert
und damit die Schwingungen des Druckstückes vermindert werden. Des weiteren - besteht
der Vorteil, daß durch die Verwendung einer großen mittleren Membran ein guter Ausgleich
des Totgewichts der Vorrichtung und insbesondere eine einfache Feintaraeinstellung
erzielt werden kann.
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Die Flüssigkeitseinlaßöffnung in die hintere Kammer kann mit einer
Einlaßdüse in der Gehäusewand versehen sein. Der Flüssigkeitsdruck kann durch einen
normalen Druckmesser bestimmt werden. Die Membranen können aus Metall oder organischem
Material bestehen, die entweder flach oder gewölbt ausgeführt sein können. Die mittlere
Membran kann die gleiche Fläche haben wie die beiden anderen Membranen zusammen.
Die Durchbiegung der Membranen und damit die Verlagerung des Druckstückes können
durch geeignete Anschläge begrenzt sein. Als Druckmedium kann Druckluft dienen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand des in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels und der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Seitenschnitt einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 schematisch eine gleichartige Ansicht einer anderen Ausführungsform, F
i g. 3 einen Seitenschnitt einer Konstruktion einer Vorrichtung, wie sie in F i
g. 2 dargestellt ist, F i g. 4 eine Aufsicht auf F i g. 3, F i g. 5 einen Seitenschnitt
eines Scheibengliedes, Fig. 6 schematisch eine Vorrichtung zum Gebrauch der erfindungsgemäßen
Meßvorrichtung.
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In F i g. 1 hat die Lastmeßvorrichtung 10 ein zylindrisches Gehäuse
12 mit drei in axialem Abstand liegenden Membranen, eine hintere Membran 14, eine
mittlere Membran 16 und eine vordere Membranl8, wodurch drei axial voneinander getrennte
Kammern im Zusammenhang mit dem zylindrischen Gehäuse 12 gebildet werden, und zwar
die am hinteren Ende liegende Kammer 20, die mittlere Kammer 22 und die vordere
Kammer 24. Die Membran 16 hat eine größere effektive Wirkungsfläche als die Membranen
14 und 18. Die Kammer 20 hat eine Flüssigkeitseinlaßöffnung 26 mit einer Zulaßöffnung
28 und hat weiterhin Verbindungsmittel 30, um Flüssigkeit unter Druck zuzuführen.
Weiterhin hat die Kammer 20 eine Flüssigkeitsauslaßöffnung 32 mit einem Verbindungsrohr
33 zu einem Druckmesser oder einer ähnlichen Vorrichtung, die nicht dargestellt
ist, und schließlich eine Auslaßöffnung 34. Die Kammer 22 hat eine Kontrolidruckflüssigkeits
einlaß öffnung 36, und die Kammer 24 hat eine Flüssigkeitsdrucköffnung 38, die innerhalb
oder außerhalb mit der Öffnung 32 verbunden ist. Die Auslaßöffnung 34 kann Flüssigkeit
in einer größeren Menge ablassen als diese durch die Zulaßöffnung 28 zutreten kann.
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Fest mit den Membranen ist das starre Druckstück 40 verbunden, das
ein Verschlußglied 42 trägt, das dicht auf die Auslaßöffnung 34 aufliegen kann.
Das Druckstück 40 hat ein Auflager 44, um Last in der Richtung des Pfeiles 46 aufzunehmen.
Die axiale Verschiebung des Druckstückes 40 in einer zur Lastrichtung entgegengesetzten
Richtung ist durch den
Anschlag 47 begrenzt. Der Spalt 49 kann mit geeigneten Mitteln,
wie Keilen oder Abstandshaltern, eingestellt werden.
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Die Ausführungsform nach F i g. 2 hat eine erste und eine zweite
zusätzliche Kammer 48 und 50 und ist weiterhin mit einer ersten und zweiten zusätzlichen
Membran 52 und 54 ausgerüstet. Die Kammern 48 und 50 stehen über die Öffnungen 56
und 58 mit der Atmosphäre in Verbindung, so daß bei kleinen Flüssigkeitsundichtigkeiten
in den Kammern 20 und 24, wobei die Flüssigkeit durch die Membranen treten mag,
keine Störungen in der Wirkungsweise der Zelle auftreten oder wenn gebogene Membranen
verwendet werden, so daß der Druck nur auf die eine Seite der Membran einwirkt,
wobei es sich um die Seite der konkaven Auswölbung handelt. Die wirksame Fläche
der Membran 52 ist größer als die wirksame Fläche der Membran 14 und ist kleiner
als die wirksame Fläche der Membran 16. Die Membran 54 hat die gleiche wirksame
Fläche 16 und ist größer als die Membran 18.
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Die F i g. 3 und 4 der Zeichnung zeigen die Einzelteile der beschriebenen
Lastmeßvorrichtung. Zunächst ist die Grundplatte 80 dargestellt, die einen zylindrischen
Bund 82 besitzt und eine Grundfläche 84, die die Kammer 20 abschließt und eine Bohrung
trägt. Auf der Stirnseite der Grundplatte ist eine größere Anzahl von Zwischenringen
86 und ein oberer Abschlußring 88 vorgesehen, die alle das zylindrische Gehäuse
12 bilden und mehrere Bohrungen für die einzelnen Kammern besitzen. Die Grundplatte
80 und die verschiedenen Ringe 86 und 88 sind zusammengehalten durch am Umfang versetzt
angeordnete Einlaßschrauben 90, die die Ringe und die Membranen zusammenhalten.
Das Druckstück 40 besteht aus einer zentralen Stange 92, die koaxial mit einer schalenförmigen
Scheibe 94 mit dem Auflagerende verbunden ist, wobei die Scheibe einen ringförmigen
Bund 96 in einer zur Achse senkrechten Ebene besitzt. Das Druckstück 40 trägt weiterhin
eine Mehrzahl von scheibenförmigen Bauteilen 98, deren jeder aus zwei Scheiben 100
und 102 besteht, die ringförmige Bunde 104 besitzen und die durch eine hohle Hülse
miteinander verbunden sind. Die Hülsen 106 sind über Stangen 92 aufgereiht und werden
sicher durch eine Schraube 108 zusammengepreßt, wobei die ringförmigen Bunde 104
an gegenüberliegenden Seiten die Membranen festhalten.
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Auf der Oberseite des Ringes 88 sind Anschlagmittel in Form von Zungen
87 befestigt. Keile od. dgl. können unter die Zungen geklemmt werden, wodurch der
maximale Hub der Anlagefläche auf Vio eines Millimeters eingestellt werden kann.
Der oberste Ring 86 hat eine ringförmige Nut 87, um die Kante einer Schutzkappe
gegen Staub aufzunehmen.
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Das Grundglied besitzt einen umlaufenden Flansch 120 und Flanschbohrungen
122, womit die Zelle einstellbar in die richtige Lage auf einen Träger aufgeschraubt
werden kann wie auf einem mit einem Schlitz versehenen Glied 124 (vgl. F i g. 6),
der einen Längsschlitz 125 besitzt. In dieser Figur ist im übrigen ein Wiegeträger
dargestellt, der im allgemeinen mit 126 bezeichnet ist. Der Träger ist teilweise
gegenbelastet durch ein Gegengewicht 128, um den Hauptanteil des Gewichtes der Wägevorrichtung,
der Druckrolle 134 usw. von der Meßzelle 10 abzunehmen. Der Waagebalken 130 ist
über eine Schneide 132 schwenkbar, wobei das Ausgleichsgewicht 128 und die Rolle
134
auf entgegengesetzten Enden der Schneide 138 angeordnet sind.
Das Förderband 136 nimmt die Last 138 auf und wird in Richtung des Pfeiles 140 über
die Druckrolle 134 geführt.
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Im Betrieb wird Druckluft in die hintere Kammer 20 eingeführt, wodurch
die auf der Auflage 44 lastende Last ausgeglichen wird. Sobald ein Gleichgewicht
nicht mehr besteht, wird die Auslaßöffnung 34 geschlossen, worauf mehr Druckluft
in die Kammer eintritt, bis wiederum das Gleichgewicht hergestellt ist. Dieser in
der Kammer 20 herrschende Luftdruck wird durch den nicht dargestellten Druckmesser
gemessen und ist gleichzeitig ein Maß für die auf dem Auflagestück lastende Last.
Das Totgewicht der Vorrichtung, die von dem zu messenden Gewicht abzuziehen ist,
kann ausgeglichen werden dementsprechend der Einstellung des Gegengewichtes 128
und durch eine Verbindung der Einlaßöffnung 36 der mittleren Kammer 22 mit einer
Druckluftzufuhr, die auf einen bestimmten konstanten Druck eingestellt ist, der
geringer oder größer oder gleich dem Luftdruck in der entfernt liegenden Kammer
20 ist. Das Gegengewicht 128 kann auch so eingestellt werden, um eine grobe Tara
zu bilden. Die Feintaraeinstellung kann dadurch erreicht werden, daß ein ständiger
Druckstrom in dem Mittelteil der Kammer 22 der Lastmeßvorrichtung eingeführt wird.
Dies kann üblicherweise entfernt von der Vorrichtung in der Nähe des Druckmessers
gesteuert werden, wobei der Druck messer das Gewicht Null angibt, wenn das Förderband
leer über die Vorrichtung rollt.
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Die anfängliche Belastung kann auf diese Weise leicht ausgeglichen
werden durch eine geeignete Wahl von unterschiedlichen Drucken und von Membranflächen.
So kann z. B. die Zelle mit einem Druck von ungefähr 20 p. s. i., entsprechend etwa
1,4 kg/cm2, oder durch einen Differenzdruck belastet werden, der eine Druckdifferenz
von 3 p. s. i., entsprechend etwa 0,2 kg/cm2, über der Zelle einstellt.
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Der Empflndlichkeitsgrad dieser Meßvorrichtung kann zweckmäßig eingestellt
werden durch Wahl einer Membran 16 zwischen der mittleren Kammer 22 und der naheliegenden
Kammer 24, die zweckmäßig größer ist als jede der beiden anderen Membranen 14 und
18, und durch geeignete Wahl des Kontrolldruckes. Wenn die Fläche der mittleren
Membran kleiner gewählt wird als die Summe der Flächen der anderen beiden Membranen,
kann das Meßgerät schwerere Gewichte bei einem gegebenen Druck messen. Die Erfindung
hat den Vorteil, daß die Zelle eine robuste Konstruktion für gewerbliche Verwertung
besitzt.