ГИДРОКОМПЕНСАЦИОННЫЕ ВЕСЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК G01G5/02 

Изобретение относится к измерительной технике для измерения массы и может быть использовано во всех отраслях производства и торговли, и прежде всего на рыбоперерабатывающих судах.

Известны конструкции весов /см., например, а.с. Шкарин. Автоматизация обработки рыбы на основе методов измерения массы. М.: Пищевая промышленность, 1980 г./.

Известны весы /см. авторское свидетельство 449251 по М.кл. G 01 G 1/22/, содержащие поплавки, погруженные в жидкость и соединенные с весоуказательным прибором.

В этом устройстве необходима достаточно большая масса жидкости. В условиях динамических воздействий моря эта масса жидкости развивает большую энергию собственных колебаний, не совпадающих с динамическими воздействиями морских условий. Устройство не универсально, оно предназначено для измерения малых масс, так как основная масса самого устройства и измеряемой массы груза уравновешивается поплавками, находящимися в емкости с жидкостью.

Целью настоящего изобретения является устранение влияния динамических воздействий постоянных и случайных наклонов и ускорений на точность измерения массы.

Поставленная цель достигается тем, что в гидрокомпенсационных весах, имеющих указатель массы, грузоприемную платформу с рычажной передачей, балансиром и корпус весов, сила тяжести измеряемой массы уравновешивается через рычажную передачу силой давления жидкости, зависящей от высоты столба, создаваемой гидрокомпенсатором. Гидрокомпенсатор выполнен в виде закрепленного с корпусом весов поршня постоянного сечения, в стенке которого вмонтирован вибратор, и вставленного с зазором в емкость с жидкостью, соединяющуюся с рычажной передачей. Гидрокомпенсатор выполняется также в виде подвижного поршня постоянного сечения, соединенного с рычажной передачей и вставленного с зазором в емкость с жидкостью, в стенку которой вмонтирован вибратор и закрепленной с корпусом весов. Гидрокомпенсатор выполняется в виде сильфона, соединенного с рычажной передачей и заполненного жидкостью, вытесняемой в трубку меньшего диаметра, в стенку которой вмонтирован вибратор, закрепленной с корпусом весов. Гидрокомпенсатор выполняется в виде мембранной коробки или мембраны с емкостью, соединяющейся с рычажной передачей и заполненной жидкостью, вытесняемой в трубку меньшего диаметра, в стенку которой вмонтирован вибратор, закрепленной с корпусом весов.

На фиг. 1, 2 показаны кинематические схемы гидрокомпенсационных весов с гидрокомпенсатором в виде поршня вставленного в емкость с жидкостью; на фиг. 3 показана кинематическая схема гидрокомпенсационных весов с сильфонным гидрокомпенсатором; на фиг. 4 показана кинематическая схема с гидрокомпенсатором в виде мембранной коробки, на фиг.5 - в виде мембраны.

Гидрокомпенсационные весы содержат грузоприемную платформу 1, рычажную передачу 2, корпус весов 3, указатель массы 4, балансир 5, вибратор 6 и гидрокомпенсатор, состоящий /см.фиг.1, 2/ из поршня постоянного сечения 7, емкости 8 с жидкостью 9. Гидрокомпенсатор также состоит /см.фиг.3/ из сильфона 10; /см.фиг.4/ из мембранной коробки 11; /см.фиг.5/ из мембраны 12 с емкостью, заполненные жидкостью 9 и соединенные с трубкой 13.

Начальное уравновешивание деталей и узлов весов осуществляется с помощью балансира 5 и периодической доливкой жидкости 9. А непосредственно установка показания нулевой отметки шкалы осуществляется корректором указателя массы 4. Для уменьшения поверхностного натяжения жидкости 9 /и частично сил трения в опорах/ в устройстве гидрокомпенсатора применен вибратор 6.

По устройству вибраторы могут быть применены центробежные электромоторные, электромагнитные, пьезоэлектрические с узлами управления. Работа вибратора создает микроволновые колебания жидкости 9 через гибкую мембрану в стенке. Для повышения точности измерения массы вибратор 6 включается циклически. Циклическое включение вибратора 6 обеспечивает уравновешивание системы, а в период отключения дает более точное снятие показаний указателем массы 4 по положению плеча рычажной передачи. Жидкость 9 применяется с широкой рабочей температурой, оптимальной вязкостью и для уменьшения сил поверхностного натяжения добавляются поверхностно-активные вещества.

Сила тяжести взвешиваемого тела передается через рычажную передачу 2 и перемещает подвижную часть гидрокомпенсатора /см. фиг.1/ емкость 8, которая вытесняет жидкость 9 в зазор между стенками емкости 8 и поршня 7. Жидкость 9 вытесняется до высоты, соответствующей силе давления, способной уравновесить через рычажную передачу 2 силу тяжести измеряемой массы. При наклонах сила тяжести распределяется на опоры, уменьшая силу, действующую на плечо рычажной передачи 2, и высота столба жидкости 9 в зазоре /трубке 13/ гидрокомпенсатора также уменьшается, ослабляя силу давления. Условие равновесия гидрокомпенсационных весов /фиг.1, 2/ имеет вид
Kmgcosα = ρghScosα,
где K - коэффициент передачи рычажной системы,
m - масса взвешиваемого тела,
g - ускорение свободного падения,
α - угол наклона весов от вертикали,
ρ - плотность жидкости,
S - площадь основания подвижной части гидрокомпенсатора,
h - высота столба жидкости 9 при взвешивании, относительно высоты столба до взвешивания.

Как видим из условия равновесия перегрузки от ускорений и наклоны взаимно компенсируются.

При работе гидрокомпенсационных весов за счет изменения угла наклона плеча рычажной передачи 2, воздействующей на подвижную часть гидрокомпенсатора перемещающегося по дуге /см. фиг.1, 2/, изменяется величина зазора. Соотношение между углом наклона β плеча рычажной передачи 2, воздействующего на подвижную часть гидрокомпенсатора, если длина этого плеча L, и изменением величины зазора X выражается в виде X=L(1-cosβ).

Полная величина зазора превышает это изменение X, так как необходимо учесть изменение высоты столба по мере испарения или заполнения жидкости, а также величины вязкости жидкости с учетом работы вибратора.

Условие равновесия гидрокомпенсационных весов с гидрокомпенсатором, в котором используется деформируемый элемент /см. фиг.3, 4, 5,/ сильфон 10, мембранная коробка 11 или мембрана 12, можно записать следующим выражением:
Kmgcosα = ρghScosα+F,
где F - сила упругости,
S_i - эффективная площадь /сильфона, мембранной коробки, мембраны/.

Сила упругости зависит от применяемого материала, поэтому деформируемый элемент гидрокомпенсатора выполняется из материала с наименьшей силой упругости и минимальной величиной деформации, за счет коэффициента передачи рычажной системы и величины вытесняемого объема жидкости гидрокомпенсатора. Поэтому практически погрешность измерения вносимой силой упругости деформируемого элемента гидрокомпенсатора не превышает нескольких долей процента. В гидрокомпенсационных весах могут применяться различные устройства указателей массы 4. Наиболее предпочтительны электронные указатели массы с корректором начальных значений и снятием показаний массы по положению плеча рычажной передачи с использованием неконтактных датчиков - емкостных, индуктивных, оптических.

Гидрокомпенсационные весы обеспечивают высокую точность измерения массы в условиях переменных ускорений, переменных и постоянных наклонов, действующих на весы в условиях качки судна в море, так и других аналогичных условиях, например при дозировании по массе в непрерывных производственных процессах. Измерение массы на гидрокомпенсационных весах не зависит от широты измерения на Земле, а также высоты. Высокая точность измерения массы на гидрокомпенсационных весах позволяет дополнительно учитывать более 6% продукции, вырабатываемой судами в море.

Изобретение относится к весоизмерительной технике. Весы содержат грузоприемную платформу 1, рычажную передачу 2, указатель массы 4 по положению плеча рычажной передачи 2, корпус 3. Весы снабжены гидрокомпенсатором, содержащим неподвижно закрепленный на корпусе 3 поршень 7 постоянного сечения, вставленный с зазором в емкость 8 с жидкостью 9, соединенную с рычажной передачей. В стенке поршня 7 вмонтирован вибратор 6. В другом варианте гидрокомпенсатор содержит подвижный поршень постоянного сечения, соединенный с рычажной передачей и вставленный с зазором в емкость с жидкостью, неподвижно закрепленную на корпусе весов. В стенку емкости вмонтирован вибратор. Технический результат: повышение точности взвешивания. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.

1. Гидрокомпенсационные весы, содержащие указатель массы по положению плеча рычажной передачи, грузоприемную платформу, рычажную передачу и корпус весов, отличающиеся тем, что весы выполнены с гидрокомпенсатором, уравновешивающим через рычажную передачу силу тяжести измеряемой массы, состоящим из закрепленного с корпусом весов поршня постоянного сечения, в стенке которого вмонтирован вибратор, и вставленного с зазором в емкость с жидкостью, соединенную с рычажной передачей. 2. Гидрокомпенсационные весы, содержащие указатель массы по положению плеча рычажной передачи, грузоприемную платформу, рычажную передачу и корпус весов, отличающиеся тем, что весы выполнены с гидрокомпенсатором, уравновешивающим через рычажную передачу силу тяжести измеряемой массы, состоящим из подвижного поршня постоянного сечения, соединенного с рычажной передачей и вставленного с зазором в емкость с жидкостью, в стенку которой вмонтирован вибратор и закрепленной с корпусом весов.