ВЕСЫ Российский патент 2000 года по МПК G01G5/04 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для взвешивания грузов с колебаниями величины их веса в относительно узком диапазоне.

К примерам таких грузов можно отнести крупный рогатый скот, свиней, овец и т.п. Кроме того, весы могут быть использованы и для взвешивания любых других грузов.

Известны весовые устройства различных конструкций, которые используются или могут быть использованы для взвешивания упомянутых грузов. Общими недостатками известных весовых устройств являются сложность конструкции той или иной степени, высокая себестоимость, недостаточные надежность и долговечность.

Наиболее близкими по конструкции являются: а) крановые гидравлические весы по авт. св. СССР N 1379639, М.кл. G 01 Q 5/04, заявлено 27.01.1984; б) гидравлические весы по авт. св. СССР N 918792, М.кл. G 01 Q 5/04, заявлено 01.09.1980.

У весов по авт. св. N 1379639 имеется следующий недостаток: они имеют уплотнение на сопрягаемых поверхностях цилиндра и поршня. Упругое уплотнение при повышенных нагрузках и давлении под поршнем может пропускать рабочую жидкость.

Ступенчатость сопрягаемых поверхностей поршней и цилиндра вносит усложнение конструкции, увеличение трудоемкости изготовления, поскольку подгонка поверхностей необходима на двух разных уровнях с одновременной увязкой расстояния между ступенями. Поэтому для изготовления потребуется высокоточное оборудование. Это в свою очередь приводит к повышению себестоимости весов.

Недостатками гидравлических весов по авт. св. N 918792 являются:
- сложность конструкции из-за большого количества деталей (на чертеже показан только один из нескольких весовых механизмов);
- низкая долговечность деталей весового механизма;
- высокая себестоимость изготовления и эксплуатации, особенно с учетом замены работы недолговечно работающих деталей.

Такими деталями здесь являются сильфон и пружина (чувствительный элемент).

Сильфоны изготавливаются из упругих конусообразных дисков, соединяемых герметично между собой. Места соединения ломаются. Пружины также имеют ограниченный срок службы. Они разрушаются от усталостных трещин или теряют несущую способность.

Задачей, решаемой заявленным техническим решением, является упрощение конструкции, повышение надежности и долговечности весов.

Эта задача решается тем, что весы для взвешивания грузов с колебаниями величины веса в относительно узком диапазоне, содержащие емкость со средой для восприятия весовой нагрузки с соответствующим устройством регулирования давления среды в емкости, устройство для преобразования величины давления в показания веса, соединенное с емкостью герметично патрубком, отличающиеся тем, что емкость со средой выполнена в виде заполненной газом надувной камеры круглого поперечного сечения, установленной в жесткой корытообразной форме с вертикальными боковыми стенками, при этом высота формы равна 0,6-0,75 исходной высоты ненагруженной камеры, на камере установлена весонагрузочная крышка так, чтобы при нагружении камеры крышка не соприкасалась с верхними кромками боковых стенок, а устройство для преобразования величины давления в камере в показания веса выполнено в виде дифференциального жидкостного манометра, до нижней части стеклянного патрубка которого выполнена компенсационная полость в виде уширенного участка, а шкала манометра выполнена в весовых единицах, причем оболочка камеры выполнена с малой изгибной жесткостью и большой жесткостью на растяжение, при этом камера выполнена из двух оболочек, а внутренняя - с малой жесткостью на растяжение, при этом камера выполнена минимум из двух цилиндрических элементов, соединенных между собой патрубками, причем камера выполнена минимум из четырех шарообразных элементов, соединенных между собой патрубками, при этом камера выполнена из одного элемента в виде рукава круглого поперечного сечения, замкнутого в плане в прямоугольник, причем контактные поверхности весонагрузочной крышки выполнены выступающими в сторону камеры радиально-вогнутой формы в поперечном сечении с радиусом скругления, равным 0,60 - 0,72 исходного радиуса поперечного сечения камеры, при этом контактные поверхности весонагрузочной крышки выполнены выступающими в сторону камеры радиально-выпуклой формы в поперечном сечении с радиусом скругления, равным 1,1 - 1,3 исходного радиуса поперечного сечения камеры.

При высоте формы меньше 0,6 исходной высоты ненагруженной камеры может произойти уширение камеры при нагружении и прищемление камеры весонагрузочной крышкой и верхними кромками боковых стенок формы, что приведет к искажению показания веса в меньшую сторону.

Если высота формы больше 0,75 исходной высоты ненагруженной камеры, то это приведет к снижению верхнего предела допустимой весовой нагрузки из-за быстрого касания весонагрузочной крышки верхних кромок формы при нагружении и ограничению диапазона веса взвешиваемых грузов при каждом установленном давлении газа в камере.

При контактных поверхностях весонагрузочной крышки, выступающих в сторону камеры радиально вогнутой формы в поперечном сечении с радиусом скругления меньше 0,6 исходного радиуса сечения камеры, угловые участки выступающих контактных поверхностей будут иметь более заостренную форму и их более глубокое погружение в камеру будет вызывать ускоренный износ камеры.

При контактных поверхностях с радиусом скругления больше 0,72 исходного радиуса сечения камеры фиксирование весонагрузочной крышки на камере будет недостаточным.

При контактных поверхностях весонагрузочной крышки, выполненных выступающими в сторону камеры радиально-выпуклой формы в поперечном сечении с радиусом скругления меньше 1,1 исходного радиуса сечения камеры, контактная поверхность будет излишне заострена и будет излишне глубоко погружаться под нагрузкой в камеру. Верхний предел весонагрузки понизится. Это нежелательно.

При выпуклых контактных поверхностях весонагрузочной крышки с радиусом скругления > 1,3 исходного радиуса поперечного сечения камеры контактная поверхность весонагрузочной камеры также будет глубоко погружаться и верхний предел весонагрузки также снизится.

Новизна и изобретательский уровень предлагаемого технического решения обосновываются тем, что совокупности признаков, аналогичных его признакам, не обнаружено ни в одном из технических решений, рассмотренных при проверке новизны.

Предлагаемые весы схематично иллюстрированы на прилагаемых чертежах.

На фиг. 1 показан общий вид в плане, когда надувная камера выполнена из четырех цилиндрических элементов (к пунктам 1, 2, 3 формулы изображения).

На фиг. 2 - общий вид в плане, когда надувная камера выполнена из четырех шарообразных элементов (к п. 1, 2, 4 формулы).

На фиг. 3 - показан общий вид, когда надувная камера выполнена из одного элемента в виде рукава, замкнутого в прямоугольник в плане (к п. 1, 2, 5 формулы).

На фиг. 4 - вид I-I на фиг. 1.

На фиг. 5 - вид II-II на фиг. 2.

На фиг. 6 показано поперечное сечение камеры, формы и контактных поверхностей весонагрузочной крышки, когда контактные поверхности выступают в сторону формы и имеют вогнутую поверхность (к п. 1, 2, 3, 5 и 6 формулы). Камера показана ненагруженной (даже крышкой).

На фиг. 7 показано то же, но при полной весовой загрузке (камера деформирована).

На фиг. 8 то же, что и на фиг. 6, но контактная поверхность крышки имеет выпуклую поверхность.

На фиг. 9 то же, что и на фиг. 8, но при полной весовой нагрузке.

На фиг. 10 - вид II-II, показано сечение камеры, формы и контактных поверхностей, когда камера из шарообразных элементов, контактная поверхность крышки плоская, она не загружена.

На фиг. 11 то же, что и на фиг. 10, но при полной весовой загрузке.

Обозначения на чертежах.

Позиции: 1 - элемент надувной камеры цилиндрический продольный, 2 - то же поперечный (под торцевой частью весонагрузочной крышки), 3 - элемент надувной камеры шарообразный, 4 - надувная камера в виде рукава (круглого поперечного сечения), замкнутого в прямоугольник, 5 - корытообразная форма для размещения камеры из нескольких (четырех) цилиндрических элементов, 6 - форма для шарообразной надувной камеры с дном в виде полусферы, 7 - форма под камеру 4, 8 - патрубки для соединения элементов камер: цилиндрической формы и шарообразной, 9 - патрубок для соединения надувных камер с дифференциальным монометром, 10 - дифференциальный жидкостный манометр, 11 - компенсационная полость (в виде уширенного участка), 12 - шкала манометра 10 в весовых единицах, 13 - весонагрузочная крышка с выступающими в сторону камеры контактными участками с вогнутой поверхностью, 14 - то же с выпуклой контактной поверхностью, 15 - весонагрузочная крышка с плоской контактной поверхностью, 16 - ниппельное устройство.

r - радиус поперечного сечения камеры.

r₁ - радиус скругления контактной поверхности крышки с выпуклой поверхностью.

R - то же с вогнутой поверхностью.

В жидкостном дифференциальном манометре жидкость предпочтительно во избежание замерзания в зимний период с низкой температурой затвердевания, например тосол t_затв. = -40^oC, антифриз t_затв. = -60^oC, ртуть, спирт и т.д.

Материал оболочки надувных камер может быть использован как однослойный, так и двухслойный. Например, наподобие резиновой камеры и покрышки футбольного мяча при сферической форме камер. Для того чтобы можно было накачать, то есть заполнить воздухом до необходимого уровня давления камеры, подрегулировать, то есть снизить или повысить уровень давления, а также полностью выпустить воздух, например при демонтаже с целью ремонта, камеры снабжены патрубком с ниппельным устройством и воздушным насосом, аналогично насосу от мотоцикла или автомашины.

Шкала к жидкостному дифференциальному манометру выполнена легкофиксируемой с возможностью перемещения его в вертикальном направлении для установки нулевого показания шкалы на уровне верхнего мениска жидкости манометра при отсутствии взвешиваемого груза на весонагрузочной крышке. При нагружении весов взвешиваемым грузом в этом случае на шкале мы будем наблюдать чистый вес. Вес весонагрузочной крышки, опирающейся на надувные камеры, в этом случае учитываться не будет.

Предлагаемые весы целесообразно смонтировать под станком для фиксации животных для зоотехнического и ветеринарного обследования и процедур. Это позволяет при взвешивании животных заводить их на весы точнее по центральной оси весов. В противном случае желательно изготовить специальные ограждения в зоне расположения весов.

Конструкции ограждений в большом количестве известны из патентной литературы. В частности в этом качестве может быть использовано изобретение "станок для фиксации животных" Беркутова В.П. и др. по патенту N 2139013, М. кл. A 61 D 3/00, A 01 K 1/02.

Но поскольку ограждение в объект изобретения не входит, к тому же оно и не нужно, когда взвешивают неживой груз, мы здесь его не показываем. К тому же это относится к обычному проектированию.

Подготовка весов к взвешиванию.

С помощью воздушного насоса и ниппельного устройства путем накачки или выпуска воздуха камеры заполняют до определенного уровня давления в зависимости от диапазона веса грузов, намечаемых к взвешиванию. К примеру, диапазон веса взрослого крупного рогатого скота: 300 - 500 кг, телят или свиней: 50 - 130 кг, и др.

После этого шкала 12 манометра 10, имеющая возможность вертикального перемещения и фиксации, устанавливается так, чтобы нулевое показание оказалось на уровне верхнего мениска жидкости манометра (без груза).

В предложенном техническом решении давление газа в камере, создаваемое весом взвешиваемого груза преобразуется в показания веса путем прямой передачи давления от газа к жидкости, находящейся в патрубке дифференциального манометра без посредничества каких-либо механизмов.

В предлагаемых весах нет металлических подвижных и подвергаемых деформациям деталей, если не считать весонагрузочную крышку. Надувные камеры выполняются из эластичных и с малой изгибной жесткостью оболочек. Соединения между надувными камерами и с манометром могут быть выполнены из жесткой или армированной резины - довольно долговечной.

Эта элементарная схема обеспечивает не только упрощение конструкции, повышение надежности и долговечность работы весов, но и точность взвешивания.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в условиях с агрессивными средами и с температурой до -60°С. Весы содержат надувные камеры круглого поперечного сечения, размещенные в корытообразных формах с вертикальными боковыми стенками. Высота формы равна 0,60-0,75 исходной высоты ненагруженной камеры. На камерах установлены весонагрузочные крышки. Устройство для преобразования величины давления в камере в показание веса выполнено в виде дифференциального жидкостного манометра. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности и долговечности весов. 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Весы для взвешивания грузов с колебаниями величины веса в относительно узком диапазоне, содержащие емкость со средой для восприятия весовой нагрузки с соответствующим устройством регулирования давления среды в емкости, устройство для преобразования величины давления в показания веса, соединенное с емкостью герметично патрубком, отличающиеся тем, что емкость со средой выполнена в виде заполненной газом надувной камеры круглого поперечного сечения, установленной в жесткой корытообразной форме с вертикальными боковыми стенками, при этом высота формы равна 0,60 - 0,75 исходной высоты ненагруженной камеры, на камере установлена весонагрузочная крышка так, чтобы при нагружении камеры крышка не соприкасалась с верхними кромками боковых стенок, а устройство для преобразования величины давления в камере в показания веса выполнено в виде дифференциального жидкостного манометра, до нижней загнутой части стеклянного патрубка которого выполнена компенсационная полость в виде уширенного участка, а шкала манометра выполнена в весовых единицах. 2. Весы по п.1, отличающиеся тем, что оболочка камеры выполнена с малой изгибной жесткостью и большой жесткостью на растяжение. 3. Весы по п.1 или 2, отличающиеся тем, что камера выполнена из двух оболочек, а внутренняя - с малой жесткостью на растяжение. 4. Весы по любому из пп.1 - 3, отличающиеся тем, что камера выполнена минимум из двух цилиндрических элементов, соединенных между собой патрубками. 5. Весы по любому из пп.1 - 3, отличающиеся тем, что камера выполнена минимум из четырех шарообразных элементов, соединенных между собой патрубками. 6. Весы по любому из пп.1 - 3, отличающиеся тем, что камера выполнена из одного элемента в виде рукава круглого поперечного сечения, замкнутого в плане в прямоугольник. 7. Весы по любому из пп.1 - 6, отличающиеся тем, что контактные поверхности весонагрузочной крышки выполнены выступающими в сторону камеры радиально-вогнутой формы в поперечном сечении с радиусом скругления, равным 0,60 - 0,72 исходного радиуса поперечного сечения камеры. 8. Весы по любому из пп.1 - 6, отличающиеся тем, что контактные поверхности весонагрузочной крышки выполнены выступающими в сторону камеры радиально-выпуклой формы в поперечном сечении с радиусом скругления, равным 1,1 - 1,3 исходного радиуса поперечного сечения камеры.