PL194354B1 - Amortyzator do urządzenia ważącego i urządzenie ważące wyposażone w amortyzator - Google Patents

Abstract

1. Amortyzator do urzadzenia wazacego, zawie- rajacy wydrazenie, w którym moze przesuwac sie lopatka, przeznaczona do polaczenia z czlonem pomiarowym wazenia, znamienny tym, ze wydra- zenie (4) jest zatkane w sposób szczelny elastycz- na membrana (14), przy czym wydrazenie (4) jest czesciowo wypelnione olejem z pozostawieniem przestrzeni powietrza lub gazu miedzy poziomem oleju (14a) i membrana (14), natomiast lopatka (12) jest calkowicie zanurzona w oleju, a powierzchnia dolna lopatki (12) i dno wydrazenia (4) maja ksztal- ty nie plaskie i nie równolegle do siebie uniemozliwia- jac w ten sposób tworzenie sie cienkiej warstewki oleju miedzy nimi, przy czym powierzchnia obwodowa lopatki (12) i scianki obrzeznej wydrazenia (4) wyzna- czaja miedzy soba pierwsze zdlawienie (15), którego przekrój jest staly jakiekolwiek byloby polozenie lopat- ki (12) w wydrazeniu (4), ponadto strefa obrzezna (5) dna wydrazenia (4) i strefa obrzezna (12b) dolnej powierzchni lopatki (12), naprzeciwko dna wydraze- nia (4), wyznaczaja wspólnie drugie zdlawienie (16), którego przekrój zmienia sie w zaleznosci od usytu- owania lopatki (12) w wydrazeniu (4). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

W zastosowaniach wymagających ważenia wielu towarów ważne jest skrócenie czasu pomiaru dla każdego towaru. Aby tego dokonać urządzenia ważące zostały wyposażone w amortyzatory, umożliwiające podczas pomiaru ograniczenie czasu, koniecznego do osiągnięcia równowagi po tym jak ładunek zostanie położony na urządzeniu ważącym.

Celem niniejszego wynalazku jest taki amortyzator, jak również urządzenie ważące wyposażone w amortyzator.

Znane są różne typy amortyzatorów do urządzeń ważących, takie jak na przykład opisane w dokumencie EP 0309144 i dokumencie US 5232062.

Pierwszy typ amortyzatora do urządzenia ważącego opisany jest z powołaniem się na fig. 10 dokumentu EP 0309144, jest on utworzony przez zbiornik otwarty od góry, wypełniony cieczą, w której zanurzony jest tłok sztywno połączony z elementem pomiarowym. Podczas drgań tłoka, jego przesunięcia są amortyzowane przez przepływ cieczy w pierścieniowym przewężeniu między tłokiem i zbiornikiem. Wadą takich amortyzatorów jest to, że zbiornik cieczy jest otwarty, a także to, że przy transporcie urządzenia ważącego należy je opróżniać z cieczy lub szczelnie zatykać zbiornik. Ponieważ zbiornik jest otwarty kurz lub inne elementy mogą do niego przenikać i zniekształcać właściwości cieczy, w szczególności lepkość.

Skądinąd, w zależności od ciężaru ważonego przedmiotu trzpień tłoka zanurza się bardziej lub mniej głęboko w cieczy, co zmienia siłę wznoszącą przykładaną do tłoka i szkodzi dokładności pomiaru. Podobnie jest z siłami wynikającymi z napięcia powierzchniowego cieczy, które powoduje jej wznoszenie po ściankach zbiornika i wzdłuż trzpienia tłoka.

W tym samym dokumencie EP 0309144 opisano drugi typ amortyzatora zawierającego dwie szczelne komory wypełnione cieczą, połączone przewężeniem. Podczas drgań rusztowiny pomiarowej ciecz przepływa na przemian z jednej komory do drugiej przez przewężenie, amortyzując w ten sposób drgania elementu pomiarowego.

Takie amortyzatory są skomplikowane i zajmują dużo miejsca z powodu dwóch szczelnych komór. Skądinąd, ponieważ te komory są całkowicie wypełnione cieczą dokładność pomiaru podlega wpływom zmian ciśnienia atmosferycznego.

Ponadto, oba typy wyżej wymienionych amortyzatorów mają stałą siłę amortyzacji, jakakolwiek byłaby amplituda drgań elementu pomiarowego.

Trzeci typ amortyzatora do urządzenia ważącego znany jest z dokumentu US 5232062, którego działanie oparte jest na dynamice warstewek cieczy o małej grubości. Zbiornik zawierający ciecz jest tu również otwarty i tłok, który jest w nim zanurzony ma dolną powierzchnię płaską i równoległą do dna zbiornika. Ponadto luz pierścieniowy pomiędzy zbiornikiem i tłokiem jest duży i praktycznie nie ogranicza przepływu cieczy podczas drgań elementu pomiarowego sztywno połączonego z tłokiem.

W tym typie amortyzatora siła amortyzująca jest bardzo duża, jest ona proporcjonalna do kwadratu powierzchni tłoka i odwrotnie proporcjonalna do odległości dzielącej tłok od dna zbiornika.

W tym typie amortyzatora siła jest tak duża, że ruch jest amortyzowany w ciągu tylko jednego lub dwóch drgań. Za to z powodu właściwości cienkich warstewek cieczy siła pozostała jest przykładana do tłoka, co wpływa ujemnie na dokładność pomiaru. Ponadto, takie amortyzatory mogą być stosowane tylko w urządzeniach ważących, w których amplituda drgań elementu pomiarowego jest bardzo słaba z powodu małej odległości dzielącej tłok od dna zbiornika.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest amortyzator do urządzenia ważącego, który zapobiega wyżej wzmiankowanym niedogodnościom istniejących urządzeń.

Celem tego wynalazku jest ponadto wykonanie amortyzatora do urządzenia ważącego, które byłoby łatwe w transporcie, zajmowało mało miejsca, w którym siła amortyzacji nie byłaby zależna od fizyki cienkich warstewek cieczy, który nie powodowałby zniekształcania dokładności pomiaru i wktórym składnik siły amortyzującej byłby funkcją ciężaru do zmierzenia tak, aby zoptymalizować czas amortyzacji niezależnie od mierzonego ciężaru.

Amortyzator do urządzenia ważącego według wynalazku zawierający wydrążenie, w którym może przesuwać się łopatka, przeznaczona do połączenia z członem pomiarowym ważenia, charakteryzuje się tym, że wydrążenie jest zatkane w sposób szczelny elastyczną membraną; że to wydrążenie jest częściowo wypełnione olejem z pozostawieniem przestrzeni powietrza lub gazu między poziomem oleju i membraną, przy czym łopatka jest całkowicie zanurzona w oleju; że powierzchnia dolna łopatki i dno wydrążenia mają kształty nie płaskie i nie równoległe do siebie uniemożliwiając w ten

PL 194 354B1 sposób tworzenie się cienkiej warstewki oleju między nimi; że powierzchnia obwodowa łopatki i ścianki obrzeżnej wydrążenia wyznaczają między sobą pierwsze zdławienie, którego przekrój jest stały jakiekolwiek byłoby położenie łopatki w wydrążeniu; i tym, że strefa obrzeżna dna wydrążenia i strefa obrzeżna dolnej powierzchni łopatki, naprzeciwko dna wydrążenia, wyznaczają wspólnie drugie zdławienie, którego przekrój zmienia się w zależności od usytuowania łopatki w wydrążeniu.

Dolna powierzchnia łopatki może mieć kształt wklęsły łukowaty zaopatrzony w obrzeże zewnętrzne.

Dno wydrążenia może zawierać strefę pierścieniową płaską, strefę pierścieniową pośrednią podwyższoną i strefę środkową wklęsłą. Powierzchnia górna wydrążenia 4 może być zatkana pokrywą, w której znajduje się przejście środkowe dające dostęp do elementu połączeniowego łączącego łopatkę z wolną końcówką odkształcalnej rusztowiny i obrzeże elastycznej membrany może być ściśnięte między pokrywą i górnym brzegiem wydrążenia, przy czym strefa środkowa membrany jest ściśnięta między łopatką i elementem połączeniowym.

Urządzenie ważące według wynalazku zawierające korpus, czujnik pomiarowy utworzony przez odkształcalną rusztowinę monolityczną, której jedna z końcówek zamocowana jest na korpusie podczas gdy druga, przejmująca mierzony ciężar, jest sztywno połączona z łopatką amortyzatora hydraulicznego przemieszczającego się w wydrążeniu, charakteryzuje się tym, że wydrążenie to znajduje się w korpusie i że jest zatkane w sposób szczelny elastyczną membraną; że to wydrążenie jest częściowo wypełnione olejem z pozostawieniem przestrzeni powietrza lub gazu między poziomem oleju i membraną, przy czym łopatka jest całkowicie zanurzona w oleju; że powierzchnia dolna łopatki i dno wydrążenia mają kształty nie płaskie i nie równoległe do siebie uniemożliwiając w ten sposób tworzenie się cienkiej warstewki oleju między nimi; że powierzchnia obwodowa łopatki i ścianki obrzeżnej wydrążenia wyznaczają między sobą pierwsze zdławienie, którego przekrój jest stały jakiekolwiek byłoby położenie łopatki w wydrążeniu; i tym, że strefa obrzeżna dna wydrążenia i strefa obrzeżna dolnej powierzchni łopatki, naprzeciwko dna wydrążenia, wyznaczają wspólnie drugie zdławienie, którego przekrój zmienia się w zależności od położenia łopatki w wydrążeniu.

Powierzchnia górna wydrążenia może być zatkana pokrywą, w której znajduje się przejście środkowe dające dostęp do elementu połączeniowego łączącego łopatkę z wolną końcówką odkształcalnej rusztowiny i obrzeże elastycznej membrany może być ściśnięte między pokrywą i górnym brzegiem wydrążenia, przy czym strefa środkowa membrany jest ściśnięta między łopatką i elementem połączeniowym.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok ogólny urządzenia ważącego w przekroju, fig. 2 - widok w większej skali i w przekroju amortyzatora do urządzenia ważącego.

Urządzenie ważące przedstawione na fig. 1 zawiera płytę podstawy 1 i czujnik pomiaru 2 utworzony przez odkształcalną rusztowinę jednoblokową.

Odkształcalna rusztowina zawiera umieszczone według znanego sposobu czujniki tensometryczne na wprost jej odkształcalnych przegubów, umożliwiające pomiar odchylenia rusztowiny w zależności od ciężaru P, który jest przyłożony do jej wolnej końcówki 2a. Wielkość tego odchylenia jest proporcjonalna do ciężaru P.

Druga końcówka 2b rusztowiny 12 jest sztywno zamocowana poprzez podkładkę 3 do płyty podstawy 1. Zamocowanie może być wykonane za pomocą śrub dociskowych nie pokazanych na rysunku.

Płyta podstawy 1 zawiera pod wolną końcówką 2a rusztowiny 2 wydrążenie 4, najczęściej w kształcie okrągłym, którego dno zawiera dwie strefy pierścieniowe 5, 6 usytuowane w różnych płaszczyznach, równolegle w przedstawionym przykładzie, ale w różnych odległościach od górnej powierzchni płyty podstawy 1. Część środkowa dna wydrążenia 4ma kształt stożkowy wklęsły 7.

Wydrążenie 4 zawiera jeszcze zgrubienie pierścieniowe górne służące jako oparcie dla pokrywy 8 przykręconej do płyty podstawy śrubami 9.

Pokrywa 8 zawiera środkowy otwór 10 przez który przechodzi wał środkowy 11 elementu połączeniowego łączącego powierzchnię dolną wolnej końcówki 2a rusztowiny z tłokiem 12 umieszczonym w wydrążeniu 4. Element połączeniowy zawiera jeszcze osłonę 13, która zapobiega przenikaniu kurzu i innych cząstek do części górnej wydrążenia 4.

Elastyczna i szczelna membrana 14 jest ściśnięta na obrzeżu między pokrywą 8 i płytą podstawy 1, a w środku między tłokiem 12 i wałem 11 elementu połączeniowego. W ten sposób w wydrążeniu 4 utworzona jest szczelna komora, komora wypełniona cieczą, najczęściej olejem. Poziom 14a

PL 194 354B1 wypełnienia olejem nie dosięga do membrany, w ten sposób w szczelnej komorze jest wytworzony korek powietrza lub gazu, co pozwala uniknąć zależności parametrów amortyzatora od ciśnienia atmosferycznego.

Tłok 12 zawiera małą piastę 12a umożliwiającą zamocowanie do elementu połączeniowego 11 na przykład za pomocą śruby. Tłok zawiera łopatkę całkowicie zanurzoną w oleju mającą kształt dzwonu. Powierzchnia dolna tej łopatki zawiera strefę pierścieniową zewnętrzną 12b płaską i równoległą do strefy pierścieniowej 5 dna wydrążenia 4.

W innym wariancie strefa obrzeżna 12a łopatki mogłaby nie być płaska. Mogłaby ona być zaokrąglona, rowkowana, lub innego kształtu. Pozostała część powierzchni dolnej 12c łopatki ma kształt łuku, którego promień krzywizny jest większy w środku niż w strefie obrzeżnej.

Kształt dna wydrążenia 4 i kształt powierzchni dolnej łopatki 12 są takie, że nie są one równoległe i nie może wytworzyć się między nimi warstewka cieczy, tak aby uniknąć w ten sposób każdego szkodliwego zjawiska, w szczególności „klejenia łopatki do dna wydrążenia.

Amortyzator ten odznacza się ponadto tą właściwością, że ma dwie strefy amortyzacji lub dławienia cieczy, jedną 15 zawartą między ścianką boczną wydrążenia 4 i ścianką zewnętrzną łopatki i drugą 13 umieszczoną między częścią pierścieniową zewnętrzną 5 spodu wydrążenia i częścią pierścieniową zewnętrzną 12 powierzchni dolnej łopatki 12.

Siła amortyzacji spowodowana zdławieniem zewnętrznym 15 jest stała, jakakolwiek byłaby amplituda ruchu łopatki 12 wewnątrz wydrążenia 4.

W przeciwieństwie do tego, siła amortyzacji spowodowana zdławieniem 16 między brzegiem zewnętrznym dolnym łopatki i dnem wydrążenia rośnie w zależności od amplitudy ruchu łopatki w kierunku dna wydrążenia. Tak więc im ciężar do ważenia jest większy, tym bardziej zwiększa się ta składowa siły amortyzacji.

Dzięki temu nie liniowemu działaniu siły amortyzacji w zależności od ciężaru ważonego przedmiotu możliwe jest zoptymalizowanie czasu amortyzacji drgań odkształcalnej rusztowiny 2 jakakolwiek byłaby wielkość obciążenia, oczywiście wewnątrz pewnego zakresu zależnego od parametrów odkształcalnej rusztowiny.

Dzięki kształtowi dna wydrążenia 4 i dolnej powierzchni łopatki 12 eliminuje się wszystkie niepożądane zjawiska, spowodowane efektem cienkiej warstewki, ponieważ taka warstewka nie może utworzyć się między tymi elementami.

W przykładzie przedstawionym na rysunku wydrążenie 4 amortyzatora jest wykonane w płycie podstawy 1lub korpusie, ale w innych wariantach skrzynka amortyzatora mogłaby być oddzielona od tego korpusu.

Podstawowe właściwości amortyzatora według wynalazku są takie:

1. Że wydrążenie amortyzatora jest zatkane w sposób szczelny, co umożliwia transport i manipulowanie amortyzatorem bez problemów.

2. Że wydrążenie amortyzatora jest zatkane za pomocą elastycznej membrany i że olej nie wypełnia całkowicie jego szczelnego wydrążenia, co pozwala uniknąć wpływu ciśnienia atmosferycznego na parametry działania amortyzatora.

3. Że kształt dolnej powierzchni łopatki i kształt spodu wydrążenia 4 są takie, że uniemożliwiają tworzenie się cienkich warstewek oleju między tymi dwoma elementami, tak aby uniknąć równocześnie zbyt dużej siły amortyzacji i „sklejania” tych powierzchni spowodowanego właściwościami fizycznymi cienkich warstewek, które przeszkadzają w unieruchomieniu rusztowiny pomiarowej w położeniu równowagi, co szkodzi dokładności pomiaru.

W szczególności należy zwracać uwagę, aby powierzchnie dna i łopatki nie były równoległe i aby utrzymywała się między nimi objętość oleju o zmiennej grubości.

4. Że amortyzator zawiera pierwsze zdławienie pierścieniowe 15 między ścianką zewnętrzną łopatki 12 określające stałą siłę amortyzacji.

5. Że amortyzator zawiera drugie zdławienie 16 między dnem wydrążenia 4 i strefą pierścieniową 12b zewnętrzną powierzchni dolnej łopatki 12 określające siłę amortyzacji, która zależy od ciężaru ważonego ładunku.

W istocie, im ciężar ładunku jest większy, tym amplituda przesuwu rusztowiny a zatem i amplituda ruchu łopatki 12 w kierunku dna wydrążenia 4 jest większa, tak że przekrój zdławienia 15 zmniejsza się, stawiając w ten sposób zwiększony opór przepływowi oleju.

PL 194 354B1

W ten sposób uzyskuje się optymalną amortyzację w zależności od ładunku do ważenia, zmniejszając w sposób optymalny czas konieczny do osiągnięcia równowagi, a więc dokonania pomiaru.

Oczywiście w różnych wariantach kształt dna wydrążenia 4 i powierzchni dolnej, naprzeciwko dna 4, łopatki 12 mogą być różne od przedstawionych na rysunku. Należy jednak upewnić się, że kształty tych powierzchni tworzą zdławienie, którego przekrój zmienia się wraz z odległością dzielącą łopatkę od dna i że wytworzenie cienkich warstewek oleju między tymi dwiema powierzchniami jest niemożliwe.

Aby to zapewnić wystarczy zwykle, aby te powierzchnie nie były płaskie i aby nie były równoległe do siebie, wyznaczając w ten sposób między nimi objętość oleju o zmiennej grubości, nie stałą.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Amortyzator do urządzenia ważącego, zawierający wydrążenie, w którym może przesuwać się łopatka, przeznaczona do połączenia z członem pomiarowym ważenia, znamienny tym, że wydrążenie (4) jest zatkane w sposób szczelny elastyczną membraną (14), przy czym wydrążenie (4) jest częściowo wypełnione olejem z pozostawieniem przestrzeni powietrza lub gazu między poziomem oleju (14a) i membraną (14), natomiast łopatka (12) jest całkowicie zanurzona w oleju, a powierzchnia dolna łopatki (12) i dno wydrążenia (4) mają kształty nie płaskie i nie równoległe do siebie uniemożliwiając w ten sposób tworzenie się cienkiej warstewki oleju między nimi, przy czym powierzchnia obwodowa łopatki (12) i ścianki obrzeżnej wydrążenia (4) wyznaczają między sobą pierwsze zdławienie (15), którego przekrój jest stały jakiekolwiek byłoby położenie łopatki (12) w wydrążeniu (4), ponadto strefa obrzeżna (5) dna wydrążenia (4) i strefa obrzeżna (12b) dolnej powierzchni łopatki (12), naprzeciwko dna wydrążenia (4), wyznaczają wspólnie drugie zdławienie (16), którego przekrój zmienia się w zależności od usytuowania łopatki (12) w wydrążeniu (4).
2. 2. Amortyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna powierzchnia łopatki ma kształt wklęsły łukowaty (12c) zaopatrzony w obrzeże zewnętrzne (12b).
3. 3. Amortyzator według zastrz. 1, znamienny tym, że dno wydrążenia zawiera strefę pierścieniową płaską (5), strefę pierścieniową pośrednią podwyższoną (6) i strefę środkową wklęsłą (8).
4. 4. Amortyzator według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że powierzchnia górna wydrążenia (4) jest zatkana pokrywą (8), w której znajduje się przejście środkowe (10) dające dostęp do elementu połączeniowego (11) łączącego łopatkę (12) z wolną końcówką (2a) odkształcalnej rusztowiny (2) i tym, że obrzeże elastycznej membrany (14) jest ściśnięte między pokrywą (8) i górnym brzegiem wydrążenia (4), przy czym strefa środkowa membrany (14) jest ściśnięta między łopatką (12) i elementem połączeniowym (11).
5. 5. Urządzenie ważące zawierające korpus, czujnik pomiaru utworzony przez odkształcalną rusztowinę monolityczną, której jedna z końcówek zamocowana jest na korpusie podczas gdy druga, przejmująca mierzony ciężar, jest sztywno połączona z łopatką amortyzatora hydraulicznego przemieszczającego się w wydrążeniu, znamienne tym, że to wydrążenie (4) umieszczone jest w korpusie (1)i jest zatkane w sposób szczelny elastyczną membraną (14), przy czym wydrążenie (4) jest częściowo wypełnione olejem z pozostawieniem przestrzeni powietrza lub gazu między poziomem oleju (14a) i membraną (14), natomiast łopatka (12) jest całkowicie zanurzona w powierzchnia dolna (12b, 12c) łopatki (12) i dno (5, 6, 7) wydrążenia (4) mają kształty nie płaskie i nie równoległe do siebie uniemożliwiając w ten sposób tworzenie się cienkiej warstewki oleju między nimi, przy czym powierzchnia obwodowa łopatki (12) i ścianki obrzeżnej wydrążenia (4) wyznaczają między sobą pierwsze zdławienie (15), którego przekrój jest stały jakiekolwiek byłoby położenie łopatki (12) w wydrążeniu (4) ponadto strefa obrzeżna (5) dna wydrążenia (4) i strefa obrzeżna (12b) dolnej powierzchni łopatki (12), naprzeciwko dna wydrążenia (4), wyznaczają wspólnie drugie zdławienie (16), którego przekrój zmienia się w zależności od położenia łopatki (12) w wydrążeniu (4).
6. 6. Urządzenie ważące według zastrz. 5, znamienne tym, że powierzchnia górna wydrążenia (4) jest zatkana pokrywą (8), w której znajduje się przejście środkowe (10) dające dostęp do elementu połączeniowego (11) łączącego łopatkę (12) z wolną końcówką (2a) odkształcalnej rusztowiny (2) i tym, że obrzeże elastycznej membrany (14) jest ściśnięte między pokrywą (8) i górnym brzegiem wydrążenia (4), przy czym strefa środkowa membrany (14) jest ściśnięta między łopatką (12) i elementem połączeniowym (11).