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Dokumentenidentifikation DE60123689T2 23.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001124119
Titel Pneumatische Wägeeinrichtung
Anmelder Compagnie Générale des Matières Nucléaires, Velizy-Villacoublay, FR
Erfinder Gallard, Paul, 50110 Cherbourg, FR;
Decool, Francois, 14400 Bayeux, FR
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60123689
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 08.02.2001
EP-Aktenzeichen 014003156
EP-Offenlegungsdatum 16.08.2001
EP date of grant 11.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.2007
IPC-Hauptklasse G01G 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pneumatischen Wägevorrichtung.

Die üblichen Wägevorrichtungen umfassen komplizierte Mechanismen, die oft durch die Benutzung oder bei Wartungsarbeiten dejustiert oder beschädigt werden, so dass sie ungeeignet sind für bestimmte Situationen bzw. Einsätze, insbesondere in abgedichteten, gegen außen isolierten Räumen, in denen man nur mittels nicht sehr geschickten Fernbedienungseinrichtungen arbeiten kann, und bestimmte korrosive, feuchte, sehr heiße oder strahlungsbelastete Atmosphären können die Arbeitsbedingungen noch schwieriger machen.

Aus diesem Grund wurde eine Wägevorrichtung ohne Mechanismen entwickelt, bei der nur die Expansionskraft eines verdichteten Gases zur Gewinnung der Energie genutzt wird, die für den Betrieb und zur Messung des Gewichts des zu wiegenden Gegenstands notwendig ist. Eine solche Vorrichtung benötigt normalerweise vor Ort weder Justierung noch Wartung und hält leicht die Stöße aus, die durch einen zu wiegenden Gegenstand verursacht werden. Zudem findet zunächst eine wirkliche Wiegeoperation statt (die des leeren Plateaus), was ermöglicht, permanent den einwandfreien Betrieb der Vorrichtung zu überprüfen. Der Gasfluss gewährleistet die Reinigung, den Antikorrosionsschutz und die Kühlung der Vorrichtung.

Die Vorrichtung unterscheidet sich von früheren pneumatischen Waagen, deren Struktur herkömmlich ist, die aber mit einem pneumatischen Sensor ausgerüstet sind, um die Verschiebung eine Probekörpers unter dem Gewicht des gewogenen Gegenstands zu messen, denn das verdichtete Gas wird hier nur zum Messen benutzt. Es handelt sich außerdem um frühere Waagen, bei denen die pneumatischen Verschiebungssensoren durch Sensoren von anderer Art ersetzt worden sind.

Das zum Wiegen verwendete Gas dient hier dazu, ohne Aufnehmer (pièce d'épreuve) einen Auftrieb des Plateaus zu bewirken, auf der der Gegenstand liegt, indem ein Luftkissen erzeugt wird; da aber ein solches System besonders instabil ist, muss man zusätzliche Dispositionen bzw. Einrichtungen vorsehen, um das Plateau im Gleichgewicht zu halten, die gleichzeitig seinen seitlichen Verschiebungen, seinen Drehungen sowie seinen Kippbewegungen entgegenwirken müssten, die ein Gegenstand ausführen würde, wenn er exzentrisch auf ihm abgelegt worden wäre, und dies ohne Reibung zwischen dem Plateau und dem festen Sockel der Vorrichtung, da diese die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen würde.

Eine andere frühere pneumatische Waage, die dem Oberbegriff des ersten Anspruchs entspricht, wird in dem Dokument US-A-2 954 221 beschrieben. Verdichtete Luft, aus einer den Sockel durchquerenden Leitung stammend, füllt einen Hohlraum, abgegrenzt durch einen unbeweglichen bzw. stationären Sockel, ein Plateau, auf dem der zu wiegende Gegenstand liegt, und einen verformbaren Rand, der den Sockel mit dem Plateau verbindet. Der Hohlraum ist abgeschlossen, mit Ausnahme von Öffnungen, die den Rand durchqueren. Wenn ein Gegenstand auf das Plateau gelegt wird, wird der Sockel bzw. die Luft komprimiert, das Plateau senkt sich ab und reduziert einen Flucht bzw. Entweichungsraum, wo die komprimierte Luft in den Hohlraum zwischen dem Sockel und dem Plateau strömt: diese Strömung wird behindert und der Druck in der Leitung steigt, so dass man ihn mit dem Gewicht des Gegenstands korrelieren kann. Die Charakteristika des Rands beeinflussen jedoch die Messung und komplizieren sie um so mehr, als sie zeitlich variieren können. Die Genauigkeit der Messung kann bezweifelt werden.

Das Dokument US-A-2 998 089 ist dem vorhergehenden ähnlich, außer dass der Rand durch isolierte komprimierbare Blöcke ersetzt worden ist, die Stützen bilden, auf denen das Plateau liegt. Hier wird wieder eine Luftentweichungsleitung durch das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands gedrosselt, wobei die Verschiebung des Plateaus den Druck in der Leitung erhöht und man durch Korrelation das Gewicht des Gegenstands erlangt.

Eine pneumatische Wägevorrichtung, die zufrieden stellt und der allgemeinsten Definition der Erfindung entspricht, umfasst wieder einen Sockel, ein Plateau mit einem um den Sockel herum umgebogenen Rand, ein Gasblassystem mit konstantem Druck das in einer zum Wiegen benutzten vertikalen Leitung endet, die den Sockel durchquert und unter dem Plateau mündet. Jedoch sitzt das Plateau auf dem Sockel und die Gasblasvorrichtung umfasst auch noch in andere, laterale Leitungen, die in Becken vor dem Rand des Plateaus münden. Die Gaskissen, die sich durch das eingeblasenen Gas zwischen dem Sockel und dem Plateau bilden, bewirkt seine Zentrierung in Bezug auf den Sockel. Die Vorrichtung umfasst auch noch eine Einrichtung zum Messen einer mit dem Gewicht eines auf dem Plateau stehenden Gegenstands (vorher) korrelierten Größe.

Der Gasdruck, der in dem Kissen herrscht, das sich am Ende der vertikalen Leitung ausbildet, ist im Gleichgewicht mit dem Gesamtgewicht der Platte und des darauf liegenden Gegenstands. Diese Druck ist eine steigende Funktion dieses Gesamtgewichts.

Der Druck kann leicht gemessen werden, indem man die Leitung anzapft und einen Druckmesser installiert, ggf. an einer anderen Stelle. Die lateralen Leitungen haben den Zweck, das Plateau in Bezug auf den Sockel so zu zentrieren, dass keine Reibung stattfindet. die Stabilität des Plateaus gegen Kippen ist besser, wenn man N vertikale Leitungen vorsieht, deren Anordnung vorzugsweise den Ecken eines gleichmäßigen Polygons entspricht, dessen Mittelpunkt mit dem des Plateaus zusammenfällt. Man kann dann an jeder vertikalen Leitung eine Druckabnahme installieren, und nach der Verarbeitung der Signale liefert dann die Summe der N Messungen das Gewicht des Gegenstands.

In erster Annäherung kann diese Funktion sich folgendermaßen präsentieren.:

mit:
M
= Masse des Plateaus
m
= Masse des Gegenstands
n
= Anzahl der Becken
S
= Fläche eines Beckens
Pi
= im x-ten Becken herrschender Druck.

Man kann sich auch gegen Drehbewegungen des Plateaus, wenn dieses rund ist, was meistens der Fall ist, schützen: der Sockel und der Rand werden dann mit einer vertikalen Nut und einem in der Nutz sitzenden Keil versehen, wobei man vor den entgegengesetzten Seitenflächen des Keils zwei Spiele vorsieht, und das Gasblassystem umfasst zwei laterale Leitungen, die jeweils in entgegengesetzten Richtungen in den Spielen münden. Der Keil gleitet dann frei in der Nut des Plateaus, ohne dieses zu berühren.

In der Folge wird eine bevorzugte Realisierung der Erfindung mit Bezug auf folgende Figuren beschrieben:

1, die eine Gesamtansicht der Erfindung ist;

2, die ein Horizontalschnitt des Oberteils der Waage ist;

und die 3, die ein Detail der 2 ist.

Die pneumatische Waage umfasst also zwei Hauptelemente: die sich während des Betriebs nicht berühren: ein rundes und flaches Plateau 1 mit einem nach unten umgebogenen Rand 2 und einen Sockel 3. Das Plateau 1 sitzt im Ruhezustand auf dem Sockel 3, umgeben von dem Rand 2. Der Sockel 3 wird von einer bestimmten Anzahl erfindungsgemäßer Gasblasleitungen durchquert und sein Unterteil umfasst eine Kammer 4, in der im Betriebszustand ein pneumatisches Verbindungsstück 5 steckt (hier aus Gründen der Klarheit herausgezogen). An dem Sockel 6 des pneumatischen Verbindungsstücks 5, der sich immer außerhalb der Wägevorrichtung befindet, sind die Versorgungs- und Messungsgasleitungen angeschlossen. Eine Durchgasquelle 7 mit einem Regler 8 liefert Gas mit einem konstanten Druck durch eine Ausgangsleitung 9, die in einer zentralen Bohrung 10 des Verbindungsstücks 5 mündet, die ihrerseits in die Unterseite der Kammer 4 mündet, die durch ein Verteilungsnetz 11 verlängert wird, das in vertikalen Leitungen 12 mündet, hier drei an der Zahl und entsprechend einem gleichseitigen Dreieck im Oberteil des Sockels 3 angeordnet und unter dem Plateau 1 mündend. Jede der vertikalen Leitungen 12 umfasst am Eingang eine Düse 13 und am Ausgang ein Becken 14. Das Becken 14 ist eine Auslass, der dem Auftrieb des Plateaus 1 dient, das heißt ein Gaskissen bildet. Eine Druckentnahmeleitung 15 zapft jede der vertikalen Leitungen 12 zwischen der Düse 13 und dem Becken 14 an, verläuft dann durch den Sockel 3, mündet in der ihr zugeordneten Hohlkehle 16 des Verbindungsstücks 5 und verlängert sich dann in Form einer das Verbindungsstück 5 durchquerenden Leitung 17 und einer Außenleitung 18, die zu einem Drucksensor 19 führt. Der durch jeden der Sensoren 19 gemessene Druck wird zu einem elektronischen Rechner 20 übertragen, der diese Druckmessungen summiert.

Der in den vertikalen Leitungen 12 herrschende Druck hängt von dem Gesamtgewicht des Plateaus 1 und des auf ihm stehenden, zu wiegenden Gegenstands 21 ab. Nach einer der Benutzung der Vorrichtung vorausgehenden Eichung kann die durch die Sensoren 19 gemessene Druckdifferenz direkt mit dem Gewicht des Gegenstands 21 korreliert werden. Der Gegenstand 21 kann typisch ein hermetisch verschlossener Gehälter sein, der eine gefährliche Flüssigkeit enthält, und den ein nicht dargestelltes Handhabungsgerät auf das Plateau 1 stellt, ehe es ihn in eine Mess- oder Konditionierungsanlage o.ä. bringt, entsprechend der jeweiligen Industrie, in der die Wägevorrichtung eingesetzt ist. Die Trennung von Plateau 1 und Sockel 3 ermöglicht, zu akzeptieren, dass das Handhabungsgerät den Gegenstand 21 abstellt und dabei gegen das Plateau 1 stößt oder ihn aus einer gewissen Höhe auf das Plateau 1 fallen lässt, ohne dass ein Schaden entsteht, und die Messung wird nicht wesentlich beeinflusst, wenn der Gegenstand 21 nicht im Zentrum des Plateaus 1 steht, denn der in jedem Becken 14 herrschende Druck ist repräsentativ für die Last, die es trägt.

In dem Fall, wo der zu wiegende Gegenstand sich außerhalb des durch die drei Becken 14 gebildeten Dreiecks befindet, kippt das Plateau, wobei es sich auf dem oder den Becken 14 abstützt, die dem zu wiegenden Gegenstand am nächsten sind. Das oder die entgegengesetzten Becken 14 weisen dann eine negative Wägung auf. Die Gesamtsumme liefert noch immer das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands, aber mit einer geringeren Genauigkeit.

Ein andere, von der Gasquelle 7 stammende Außenleitung 22 mündet in dem Verbindungsstück 5 in einer Leitung 23, die ihrerseits in einer letzten Hohlkehle 16 mündet, in die eine den Sockel 3 durchquerende Leitung 24 mündet. Die Leitung 24 mündet vor einem Ring 25, vorgesehen im Oberteil des Sockels 3, den der Rand 2 mit etwas Spiel umgibt. Dieser Ring 25 umfasst auf seiner Innenseite eine Hohlkehle 26, in der die Leitung 24 mündet. Drei gegenseitig um jeweils 120° versetzte Leitungen 27 durchqueren den Ring 25 radial, ausgehend von der Hohlkehle 26, und ermöglichen, drei Düsen mit Luft zu versorgen. Die so auf dem Innenrand des Plateaus 1 erzeugten drei Luftkissen ermöglichen, dieses zu zentrieren ohne Reibung zwischen ihm und seinem Sockel 3. Außerdem erstreckt sich eine zusätzliche Bohrung 28 in gleicher Weise bis zu einem vertikalen Keil 29 des Rings 25, der sich in einer Nut 30 erstreckt, deren Form dem umgebogenen Rand 2 entspricht, die jedoch breiter ist als der Keil 29, so das auf seinen beiden Seiten Spiele 32 vorhanden sind. Die Leitung 28 verzweigt sich in zwei entgegengesetzte Zweige 31, die beide jeweils eine Düse 33 mit Gas versorgen, die in einem Becken 34 mündet, das ermöglicht, zwischen dem Keil 29 und der Nut 30 des Plateaus 1 ein Gaskissen zu bilden: diese Disposition blockiert die Drehung des Plateaus 1 ohne Reibung mit dem Sockel 3.

Man stellt fest, dass die große Einfachheit der Struktur dieser Waage ermöglicht, sie sehr leicht reinigen oder dekontaminieren zu können, ohne ihre Beschädigung befürchten zu müssen; eventuell genügt es, das Plateau 1 zu entfernen, um Zugang zu all ihren Flächen zu haben, obwohl nicht zu erwarten ist, dass Verschmutzungen unter das Plateau 1 gelangen, da der Rand 2 und der permanente Gasstrom einen Schutz bilden.


Anspruch[de]
Pneumatische Wägevorrichtung, umfassend einen Sockel (3), ein Plateau (1) mit einem umgebogenen Rand (2) um den Sockel (3) herum, ein Gasblassystem mit festgelegtem Druck, das in einer vertikalen Leitung (12) endet, die den Sockel durchquert und unter dem Plateau (1) mündet, eine Messeinrichtung (19, 20) einer Größe in Korrelation mit dem Gewicht eines auf dem Plateau abgestellten Gegenstands (21), dadurch gekennzeichnet, dass das Plateau auf dem Sockel (3) sitzt, das Gasblassystem auch noch in anderen den Sockel (3) durchquerenden, seitlichen, divergierenden und vor dem umgebogenen Rand mündenden Leitungen (27) endet, und sich durch den Druck des geblasenen Gases zwischen dem Sockel und dem Plateau ein Gaskissen bildet. Pneumatische Wägevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die gemessene Größe ein in der vertikalen Leitung (12) herrschender Druck ist. Pneumatische Wägevorrichtung nach Anspruch 1, zwei oder mehrere weitere vertikale, unter dem Plateau mündende Leitungen (12) umfassend, wobei die vertikalen Leitungen an Stellen münden, die den Spitzen eines gleichmäßigen Vielecks entsprechen. Pneumatische Wägevorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, in den vertikalen Leitungen (12) endende Druckerfassungsbohrungen (15) – wobei die Messeinrichtungen durch jeweils den Bohrungen und den vertikalen Leitungen zugeordnete Drucksensoren gebildet werden – und eine die Messungen addierende Recheneinrichtung umfassend. Pneumatische Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, drei seitliche Leitungen (12) umfassend, wobei das Plateau (1) und der umgebogene Rand (2) kreisförmig sind. Pneumatische Wägevorrichtung nach Anspruch 5, bei der die seitlichen Leitungen (27) einen Ring (25) durchqueren und in einer in eine Innenfläche des Rings eingearbeitete Gasverteilungsrille bzw. -kehle (26) münden. Pneumatische Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Sockel, das Plateau und der umgebogene Rand kreisförmig sind, mit Ausnahme einer Stelle, wo der Sockel (3) und der umgebogene Rand (2) die Form einer vertikalen Nut (30) sowie eines Keils (29) aufweisen, der so in der Nut steckt, dass vor entgegengesetzten Seitenflächen des Keils zwei Spiele (32) vorhanden sind, und das Gasblassystem auch zwei Seitenleitungen (31) umfasst, die jeweils in den Spielen enden und in entgegengesetzte Richtungen orientiert sind.






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