УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ЕМКОСТЕЙ

Полезная модель предназначена для взвешивания емкостей с насыпными, жидкими и т.п. материалами с использованием опор емкости в качестве датчиков веса. Может быть использована для взвешивания крупногабаритных объектов или объектов сложной формы, которые нельзя разместить на платформах обычных весов.
Известно устройство для взвешивания, в котором взвешиваемый объект опирается на датчики, снабженные опорными резьбовыми стержнями с индивидуальной регулировкой высоты (патент США №6150619 "Support base for a measuring cell", НКИ 177/201, 2000 г). Недостатком этого устройства является необходимость применения датчиков с центральным отверстием для пропуска опорной шпильки. Это усложняет конструкцию устройства. Другим недостатком аналога является использование в опоре пары сфера-плоскость, что снижает несущую способность опоры из-за больших контактных напряжений.
Наиболее близким к полезной модели по совокупности существенных признаков, т.е. прототипом, является устройство по патенту США №6596949 "Tank weighing assembly with integrated tank mount and load cell", НКИ 177/142, МКИ G01G 19/52, 2003 г.
В прототипе емкость опирается на фундамент через весоизмерительные датчики, выполненные в виде дисков, при этом каждый весоизмерительный датчик снабжен опорой, расположенной между весоизмерительным датчиком и фундаментом, содержащей сопрягаемые друг с другом выпуклую и вогнутую конические поверхности, каждый весоизмерительный датчик содержит тензорезисторы, соединенные по мостовой схеме, и соединенные с электронной аппаратурой для преобразования сигналов весоизмерительных датчиков.
Прототипу присущи следующие недостатки.
Опора содержит сопрягаемые друг с другом выпуклую и вогнутую конические поверхности, которые плотно прилегают одна к другой только при условии, что оси датчиков строго вертикальны, а поверхность фундамента ровная и горизонтальная. Достаточно нарушить одно из этих условий, и плотного прилегания выпуклой и вогнутой конических поверхностей не будет. Поэтому сила, приложенная к датчику, отклонится от оси симметрии, что приведет к появлению дополнительной погрешности. Далее, сложная конструкция датчика с большим числом тензорезисторов удорожает прототип в целом.
Полезная модель направлена на устранение этих недостатков. Техническими результатами, достигаемыми полезной моделью, являются удешевление устройства для взвешивания емкостей с одновременным повышением точности.
Для достижения этих результатов в устройство для взвешивания емкостей с весоизмерительными датчиками, установленными под емкостью, и снабженными опорами, расположенными между весоизмерительными датчиками и фундаментом и содержащих сопрягаемые друг с другом выпуклую и вогнутую поверхности, каждый весоизмерительный датчик содержит тензорезисторы, соединенные по мостовой схеме, и соединенные с электронной аппаратурой для преобразования сигналов весоизмерительных датчиков, введены герметизирующие кожуха по числу весоизмерительных датчиков и герметик, каждый весоизмерительный датчик выполнен в виде резьбового стержня, содержащего в центральной части зону, свободную от резьбы, а каждый герметизирующий кожух выполнен в виде полого цилиндра, закрытого крышкой с одного торца, каждый герметизирующий кожух прикреплен к соответствующему резьбовому стержню крышкой, тензорезисторы размещены в зонах резьбовых стержней, свободных от резьбы, находящихся внутри полого цилиндра, а герметик размещен во внутренней части полого цилиндра и полностью закрывает тензорезисторы, при этом сопрягаемые друг с другом выпуклые и вогнутые поверхности опор каждого весоизмерительного датчика выполнены в виде сфер, образующих двухстепенной шарнир.
Проведенные патентные исследования не выявили идентичных и сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне предоженной полезной модели.
Предлагаемое устройство состоит из узлов, которые освоены в серийном производстве, что позволяет сделать вывод о промышленной применимости.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана схема устройства для взвешивания емкостей, вид спереди.
На фиг. 2 показан один из весоизмерительных датчиков в разрезе.
Устройство для взвешивания емкостей содержит раму 1, весоизмерительные датчики 2, соединенные с рамой 1, при этом каждый весоизмерительный датчик 2 снабжен опорой 3, расположенной между весоизмерительным датчиком 2 и фундаментом 4, содержащей сопрягаемые друг с другом выпуклую 5 и вогнутую 6 поверхности. Каждый весоизмерительный датчик 2 содержит тензорезисторы 7, соединенные по мостовой схеме (на чертеже не показана), и соединенные с электронной аппаратурой для преобразования сигналов весоизмерительных датчиков (на чертеже не показана). Герметизирующие кожуха 8 размещены на каждом весоизмерительном датчике 2 и залиты герметиком 9. Каждый весоизмерительный датчик 2 выполнен в виде резьбового стержня 10, содержащего в центральной части зону 11, свободную от резьбы, а каждый герметизирующий кожух 8 выполнен в виде полого цилиндра, закрытого крышкой 12 с одного торца, при этом другой торец полого цилиндра открыт, каждый герметизирующий кожух 8 прикреплен к соответствующему резьбовому стержню 10 крышкой 12. Тензорезисторы 7 размещены в свободных от резьбы зонах 11 резьбовых стержней 10, находящихся внутри герметизирующего кожуха 8. Герметик 9 размещен во внутренней части герметизирующего кожуха 8 и полностью закрывает тензорезисторы 7, защищая их от влаги.
Сопрягаемые друг с другом выпуклые 5 и вогнутые 6 поверхности опор 3 каждого весоизмерительного датчика 2 выполнены в виде сфер, образующих двухстепенной шарнир. Для улучшения скольжения при повороте относительно друг друга сопрягаемые друг с другом выпуклая 5 и вогнутая 6 поверхности могут быть изготовлены из разных материалов.
Резьбовые стержни 10 жестко соединены с рамой 1 с помощью гаек 12 и 13.
Взвешиваемая емкость 14 установлена на раме 1.
Сигналы от датчиков 2 передаются через кабели 15 на электронную аппаратуру для преобразования сигналов весоизмерительных датчиков (на чертеже не показана).
Из условия обеспечения устойчивости устройства число весоизмерительных датчиков не менее трех. В случае больших поперечных размеров рамы число весоизмерительных датчиков может быть больше 4, 5, 6 и т.д.
Устройство работает следующим образом.
Вес «Р» взвешиваемой емкости через раму 1 распределяется по весоизмерительным датчикам 2.
Каждый весоизмерительный датчик 2 воспринимает часть веса «Р» взвешиваемой емкости. Резьбовые стержни 10 сжимаются, и тензорезисторы 7, расположенные в свободных от резьбы зонах 11 резьбовых стержней 10, преобразуют соответствующую деформацию сжатия в электрический сигнал, который по кабелю 15 передается на электронную аппаратуру для преобразования сигналов весоизмерительных датчиков (на чертеже не показана).
Регулировка высоты рамы 1 над фундаментом 4 с помощью гаек 12 и 13 позволяет обеспечить равномерность нагружения весоизмерительный датчиков 2, что повышает точность взвешивания при разновысотности зон фундамента 4, на которые опираются весоизмерительные датчики 2. В случае наклона этих зон фундамента 4 по отношению к горизонту двухстепенные шарниры, образованные выполненными в виде сопрягаемых друг с другом выпуклых 5 и вогнутых 6 поверхностей сфер, позволяют им повернуться друг относительно друга, отслеживая наклоны, и, тем самым исключить паразитный изгиб весоизмерительного датчика 2, что также повышает точность взвешивания.
Герметик 9 имеет резиноподобную консистенцию, и поэтому не стекает вниз, и не влияет на деформацию тензорезисторов.
В качестве резьбовых стержней 10, герметизирующих кожухов 8 применяются серийно выпускаемые детали (шпильки, болты, втулки и т.п.), что удешевляет устройство для взвешивания емкостей.