СИСТЕМА ИЗОЛЯЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕСОВ ОТ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к весовой технике и может найти применение для изоляции, чувствительных к воздействию окружающей среды элементов (электроизмерительных, стабилизационных и др.) автомобильных, вагонных и других большегрузных весов от неблагоприятных факторов окружающей среды и техногенных факторов.
Известно, что отдельные части автомобильных, вагонных и других большегрузных весов, не могут обеспечить желаемые метрологические характеристики (либо приемлемую продолжительность работы без ремонта), при эксплуатации в, даже, достаточно щадящих погодных условиях средней полосы России, не говоря уже о работе в условиях крайнего севера либо “горячих производств”, либо в условиях работы при взвешивании агрессивных материалов (например калийная соль и др.).
В частности, даже тензометрические датчики автомобильных и вагонных весов, которые практически определяют точность весовой системы, регулярно эксплуатируются при температурах, в которых метрологические характеристики их не гарантируются производителем (за пределами температурного диапазона термокомпенсации). Обыденным стало применение тензодатчиков за пределами термокомпенсационного температурного диапазона, даже разработчиками автомобильных и вагонных весов, что может приводить к серьезным потерям при применении такого измерительного оборудования.
Также, повышенная влажность окружающей среды, а также присутствие в ней ионов соли (например при эксплуатации на морском побережье) приводят к раннему выходу из строя соединительных коробок автомобильных и вагонных весов.
При эксплуатации большегрузных весов под открытым небом нередки удары молнии в весовую платформу, что часто приводит к выходу из строя тензодатчиков, вследствие протекания через “упругое тело” недопустимого тока, приводящее к его значительному разогреву. Часто встречаются и случаи ведения сварочных работ на весовой платформе, приводящие к этому же результату.
Из уровня техники известны различные решения, в которых используется изоляция весовых тензодатчиков:.JPH 07245417, US 6276207, US 2004112149, EP 1610105, RU 124796U, RU 2298157, RU 2406987, RU 2376559, RU 2263893.
Однако, процесс изолирования электронных систем весов или весовых датчиков в них основан на помещении их в цельную оболочку (герметизации). Поэтому такая герметизация не обеспечивает изоляцию от неблагоприятных условий окружающей среды, в которой поддерживаются необходимые для нормального функционирования помещенных в него частей весового оборудования условия. Например, герметичные контура могут подвергаться нагреву и охлаждению. А при попадании внутрь оболочки влаги, может произойти замыкание электроники и коррозия различных металлических частей.
Целью настоящего решения является устранение вышеуказанных недостатков.
Техническим результатом заявленного решения является возможность защиты чувствительных к воздействию окружающей среды элементов весов от перепада влажности и температуры при воздействии меняющихся факторов окружающей среды.
Указанный технический результат достигается за счет того, что система изоляции чувствительных к воздействию окружающей среды элементов весов от неблагоприятных факторов окружающей среды и техногенных факторов, содержащая тензодатчики, помещенные в изолированный контур, отличающаяся тем, что внутри контура расположены каналы с функцией вентиляционного продува воздухом или для прокачки теплоносителя, либо хладагента, причем источником подачи воздуха по каналам или прокачки теплоносителя, либо хладагента служит климатический модуль контроля, выполненный с возможностью анализа температуры воздуха и его влажности, либо анализа только температуры, а также приведения воздуха или теплоносителя, либо хладагента к заданным нормируемым значениям температуры и влажности или только температуры, который в свою очередь соединен воздушными каналами с изолирующими контурами тензодатчиков, имеющих отверстия с функцией вывода воздуха обратно в окружающую среду, либо каналы замыкания системы на климатический модуль контроля.
Предпочтительно климатический модуль контроля соединен воздушным каналом с изолирующим контуром сводящей коробки, которая в свою очередь соединена воздушными каналами с изолирующими контурами тензодатчиков.
Предпочтительно, контур выполнен с возможностью изоляции тензодатчиков от протекания недопустимых токов посредством установки теплоизоляционных диэлектрических крышек. Предпочтительно, климатический модуль контроля оснащен системой управления, в автоматическом режиме регулирующей параметры климатического модуля, и выполненной с возможностью при отсутствии необходимости регулирования параметров окружающей среды выключения полностью либо частично в климатическом модуле систем приведения температуры и влажности к нормированным значениям. Предпочтительно, климатический модуль контроля оснащен воздушным фильтром.
Второй вариант осуществления системы изоляции чувствительных к воздействию окружающей среды элементов весов от неблагоприятных факторов окружающей среды и техногенных факторов, содержащая тензодатчики, помещенные в изолированный контур, отличающийся тем, что каждый контур вокруг каждого тензодатчика сформирован термоизолирующим от окружающей среды, а внутри контура установлен нагреватель или охладитель.
Предпочтительно тензодатчик выполнен с возможностью подогрева нагревателем или охлаждения охладителем непосредственно, либо через опорные подшипники, либо через среду внутри теплоизолирующего контура, либо любым другим способом.
Предпочтительно внутри контура установлен датчик температуры.
Предпочтительно, термоизолирующий контур и нагревательный элемент конструктивно совмещены с самим тензодатчиком, если неравномерность нагрева упругого тела, возникающая вследствие утечки тепла через пятна контакта тензодатчика с опорными подшипниками, допустима.
Предпочтительно, дополнительные нагревательные элементы размещены в опорных подшипниках тензодатчика. Между нижним опорным подшипником и упругим телом тензодатчика нижний и/или верхний опорные подшипники заполнены теплопроводящей жидкостью, герметизированную уплотнительными кольцами.
Также в изоляционном контуре тензометрического датчика предпочтительно установлены изолирующие диэлектрические крышки, электрически отделяющие тензодатчик от конструкции весов.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 схематично изображен вариант реализации разомкнутого изолирующего контура тензометрического датчика колонного типа, часто применяемого в автомобильных, вагонных и др. большегрузных весах, где 1 - верхняя стальная плита, 2 - теплоизоляционная диэлектрическая крышка, 3 - опорный подшипник, 4 - тензодатчик, 5 - отверстие для вывода конденсата, 6 - нижняя стальная плита.
На Фиг.2 показана блок-схема климат-контроля изолирующего контура, где 7 - климатический модуль контроля, 8 - весовой терминал, 9 - весовая, 10 - узел выхода провода из контура, 11 - контур изоляции тензодатчика, 12 - система воздушных каналов или каналов теплоносителя/хладагента, 13 - сводящая коробка, 14 - контур изоляции сводящей коробки.
На Фиг.3 показан пример размещения нагревательных элементов в опорных подшипниках тензодатчика, где 15 - нагреватель электрический, 16 - датчик температуры, 17 - гофра, 18 - кольцо уплотнительное, 19 - теплопроводящая жидкость, заполняющая полость.
Осуществление полезной модели
В заявленном решении части весовой системы, эксплуатация которых в условиях окружающей среды невозможна или нежелательна (малый срок службы, неприемлемая надежность, снижение метрологических характеристик и др.) предлагается помещать в изолирующий от неблагоприятных условий окружающей среды контур, в котором поддерживаются необходимые для нормального функционирования помещенных в него частей весового оборудования условия.
Один из вариантов реализации применения данного варианта полезной модели в автомобильных либо вагонных весах приведен на Фиг.1 и Фиг.2. На них схематично изображен пример варианта изолирующего контура с поддержанием температуры и влажности среды, внутри контура, с забором воздуха климатическим модулем из окружающей среды, приведения его к нормируемым температуре и влажности и продувки его последовательно через изолирующий контур (14) сводящей коробки (13) и изолирующие контура (11) тензодатчиков (4), из которых воздух попадает обратно в окружающую среду.
Внутри контура обеспечивают каналы (12) для вентиляционного продува воздухом. Воздух предварительно забирают из окружающей среды и пропускают через климатический модуль контроля (7), с помощью которого анализируют температуру воздуха и его влажность, а затем приводят воздух к заданным нормируемым значениям температуры и влажности. После чего воздух продувают последовательно по каналам (12), например, сначала через изолирующий контур (14) вокруг сводящей коробки (13) и далее через изолирующие контура вокруг тензодатчиков, из которых воздух выводят обратно в окружающую среду. Сам тензодатчик (4) стоит обычно между верхней(1) и нижней (6) стальными плитами. Поэтому отверстия (5) для вывода конденсата располагают по бокам изолированного контура тензодатчика (4).
Продув может быть реализован посредством установки внутри каналов контура или внутри модуля контроля (7) воздушного насоса или вентилятора.
Предпочтительно, контур выполняют с возможностью изоляции тензодатчиков от протекания недопустимых токов посредством установки теплоизоляционных диэлектрических крышек. Предпочтительно, климатический модуль контроля оснащают системой управления, в автоматическом режиме регулирующей параметры климатического модуля, а при отсутствии необходимости регулирования параметров окружающей среды выключающую полностью либо частично в климатическом модуле системы приведения температуры и влажности к нормированным значениям. Предпочтительно, климатический модуль контроля оснащают воздушным фильтром.
Также данный контур обеспечивает изоляцию тензодатчиков от протекания недопустимых токов в случаях удара молнии, либо выполнения сварочных работ на весовой платформе за счет наличия теплоизоляционных диэлектрических крышек (2). В целях энергосбережения климатический модуль может содержать интеллектуальную систему управления, в автоматическом режиме регулирующую параметры климатического модуля, а при отсутствии необходимости регулирования параметров среды и выключающую (полностью либо частично) климатический модуль.
Также, например, термоизолирующий контур и нагревательный элемент может быть конструктивно совмещен с самим тензодатчиком, если неравномерность нагрева упругого тела, возникающая вследствие утечки тепла через пятна контакта тензодатчика с опорными подшипниками (3), допустима. В этом случае, также допустимо размещение дополнительных нагревательных элементов в опорных подшипниках (3).
Таким образом, на весовой терминал (8) весовой (9) через узел (10) выхода провода из контура поступают данные с тензодатчиков (4), которые всегда находятся в одинаковых температурных условиях и одинаковой влажности, что исключает или снижает погрешности, связанные с колебаниями температуры и влажности в обычных условиях измерений.
Описанный выше пример реализации с прокачкой воздуха представляет собой незамкнутую систему.
При использовании вместо воздуха теплоносителя или хладагента, систему строят замкнутую или частично замкнутую, и теплоноситель или хладагент уводят в канал обратной подачи.
Альтернативные признаки первого варианта в части того, что климатический модуль контроля может быть выполнен с возможностью анализа температуры воздуха и его влажности, либо анализа только температуры, а также приведения воздуха или теплоносителя, либо хладагента к заданным нормируемым значениям температуры и влажности или только температуры, следует понимать так.
В обычных условиях умеренного климата при эксплуатации весов приходится иметь дело с постоянно меняющимися влажностью и температурой. В таких условиях следует применять климатический модуль контроля, выполненный с возможностью анализа температуры воздуха и его влажности, а также приведения воздуха или теплоносителя, либо хладагента к заданным нормируемым значениям температуры и влажности.
Однако в условиях сухого климата, например, пустынного влажность почти не меняется, но меняется температура. Поэтому там использование анализатора влажности (гигрометра) и средств приведения воздуха к нормируемым значениям влажности не целесообразно для упрощения конструкции устройства.
В связи с чем в условиях пустынь используют климатический модуль контроля, выполненный с возможностью анализа только температуры, а также приведения воздуха или теплоносителя, либо хладагента к заданным нормируемым значениям только температуры. При этом влажность остается стабильной по причине сухого климата и стабильных значений влажности окружающей среды.
Второй вариант осуществления изоляции, основан на том, что каждый контур вокруг каждого тензодатчика (4) формируют термоизолированным от окружающей среды. Внутри контура обеспечивают замер температуры посредством датчика температуры (16), а затем приводят температурные показатели внутри контура к заданным нормируемым значениям посредством электронагревателей (15) или охладителей.
Поскольку каждый контур вокруг каждого тензодатчика (4) формируют термоизолированным от окружающей среды, внутри него влажность стабильна.
А поскольку внутри контура обеспечивают замер температуры посредством датчика температуры (16), а затем приводят температурные показатели внутри контура к заданным нормируемым значениям посредством электронагревателей (15) или охладителей, этим обеспечивается стабильное поддержание температурного режима.
На Фиг.3 изображен вариант размещения нагревательных элементов в опорных подшипниках (3) тензодатчика (4). Сам же тензодатчик (4) термоизолирован от окружающей среды. Для улучшения теплового контакта между нижним опорным подшипником (3) и упругим телом тензодатчика (4), возможно заполнение в зоне, которую формируют, например, гофрой (17), как нижнего, так и верхнего опорного подшипника теплопроводящей жидкостью (19). Для удержания жидкости предусмотрены уплотнительные кольца (18).
Также в изоляционном контуре тензометрического датчика на Фиг.1 и Фиг.3 предусмотрены изолирующие диэлектрические крышки (2), также уменьшающие теплопередачу и защищающие тензодатчики от протекания недопустимых токов природного и техногенного характера через упругое тело тензодатчика (4).