183222. lajstromszámú szabadalom • Mérlegkar, különösen nagy táratömegek melletti tömegméréshez
1 183 222 2 A találmány tárgya mérlegkar, különösen nagy tara tömegek melletti tömegméréshez, amelynek karja, a mérendő tömeghez és kiegyenlítő tömeghez kialakított két csatlakozási pontja, továbbá a két csatlakozási pont között a karhoz illesztett támasza van. A találmány szerinti mérlegkar nagy tara tömegek mellett is pontos tömegmérést tesz lehetővé. A mérlegtechnikában a mérlegkarok egyik végére kiegyenlítő tömeget illesztenek, míg másik végét a mérendő tömeggel terhelik meg. A mérlegkart a két tömeg között alátámasztják és kitérésének nagyságából következtetnek a mérendő tömeg nagyságára. A mérlegkar alátámasztására már igen régóta az ún. él-élágy kapcsolatot használják, amikoris a mérlegkarban élágyat képeznek ki és ennek vékony vonalán támasztják alá a mérlegkart. Ez a megoldás igen előnyös kis tömegek mérésekor. Ha azonban nagy tömegeket kell mérni, az él-élágy kapcsolat viszonylag gyorsan és könnyen kikopik, ami a pontosság jelentős mérvű csökkenésével jár együtt. Az élélágy kapcsolat szennyező, poros környezetben alig használható, ugyanis a szennyezések kikoptatják és/vagy eltömik azt. Különösen ez a helyzet, amikor nagy tara tömegek mellett kell viszonylag pontos tömegmérést végezni. Ilyen feladat adódik például akkor, ha a megmérendő tömeget valamilyen oknál fogva nehéz szállítóeszközön, tartályban, stb. kell elhelyezni. Ilyenkor a hagyományos megoldás szerint megfelelő helyen a mérlegkart felfüggesztik és így a tara tömeget kiegyenlítik. Ez a megoldás alkalmas lehet akkor, ha állandó nagyságú tara tömeggel kell számolni, ha azonban a tara tömeg változó, igen sok problémát vet fel. A probléma megoldására kidolgozták a kiegyenlítő tömeg nélküli, villamos kimenetű mérőcellákat. Ezek olyan berendezésekben és helyeken is alkalmazhatók, ahol a hagyományos mechanikai elrendezésű mérlegek nem beépíthetők. Ilyenkor a tara tömegek más jellegű problémát vetnek fel, ugyanis a villamos kimenetű mérőcella mérőjelének egy jelentős része a tara tömegnek felel meg. A tara és a bruttó tömeg közötti különbségtől függően a jelnek csak viszonylag szűk értéktartománya hordozza a szükséges információt. Ez érzékenységi problémákkal jár. Az érzékenység javítására ismeretesek az ún. tárázó áramkörök, amelyek azonban bonyolult felépítésűek, és ennek megfelelően megbízhatóságuk nem éri el a kívánt szintet. Ismeretes a vegyes megoldás is, amikor — ha a feltételek ezt megengedik — az él-élágy kapcsolatot mérőcellával egészítik ki. Ilyenkor a kiegyenlítést részben mechanikus úton is biztosítják, és ennek révén a mérőcella mérési jelének hasznos tartománya növelhető. Ez a megoldás viszont egyrészt az él-élágy kapcsolat minden hátrányát mutatja, másrészt bonyolultsága miatt sem alkalmazható mindenütt. További probléma, hogy az ilyen kapcsolattal együttműködő mérőcella alkalmazása különösen sok gondot okoz a kis, néhány grammot nem túllépő tömegek esetében, mivel ilyenkor a hasznos villamosjel nagysága egészen kicsi. Hasonlóan vegyes megoldású mérőcellát gyárt például a Clark Equipment Co. és a Northern Technical Service Inc. cég az Egyesült Államokban, ahol az él-élágy kapcsolat helyett csapágyas alátámasztást biztosítanak. Ez a megoldás mechanikai hiszterézishez vezet és éppúgy, mint az él-élágy kapcsolat, a környezettel szemben érzékeny. A kis tömegekhez viszonyítva nagy tara tömegek melletti mérések problémája igen széles értéktartományban fordulhat elő és ennek megoldása a korszerű méréstechnikában egyre nagy obb jelentőségű. A biológiai, kémiai mérések (például anyagcseretermékek mennyiségi mérése, derivatográfos anyagvizsgálat) esetében például 8...10 g tömegű edények mellett néhány mg nagyságú tömegváltozást kell követni. Ebben az esetben például indukciós elven működő elmozdulás mérő eszközöket dolgoztak ki, amelyek mechanikai felépítésű, tehát él-élágy kapcsolatú mérlegekkel működnek együtt. A tara tömeget ellensúllyal küszöbölik ki. A megoldás igen érzékeny szennyeződésekre, az ipari környezetben mindig jelen levő rezgésekre, a működéshez az egyensúlyi helyzetből való kibillenés szükséges, ami a hibát növeli. A találmány célja olyan mérlegkar kidolgozása, amely nagy tara tömegek mellett is megbízható pontos mérést tesz lehetővé. A találmány alapja az a felismerés, hogy a korszerű méréstechnikában ismert, mozgóelemet nem tartalmazó mérőcellák alkalmasak mind az él-élágy kapcsolat, mind pedig a villamos erőmérő cellák kiküszöbölésére. A találmány céljának elérését a kis méretváltozások alapján nagy pontosságot biztosító mérési eljárások (félvezető nyúlásmérő bélyegek, lézeres távolságmérés, stb.) biztosítják. Célunk elérésére olyan mérlegkart dolgoztunk ki, amely különösen nagy tara tömegek melletti tömegméréshez alkalmas, és amelynek karja, a mérendő tömeghez és kiegyenlítő tömeghez kialakított két csatlakozási pontja és a két csatlakozási pont között a karhoz illesztett támasza van, és a találmány szerint a támasz és a kar között merev kapcsolat van, valamint a támasz mérőcellaként van kialakítva. A találmány szerinti mérlegkar előnyös kiviteli alakjában a támasz és a kar hengerpalást vagy hasábpalást mentén van összekapcsolva, a támaszon, annak a karon kívüli'részén egyenes sík felület van kialakítva. A sík felület előnyösen a csapszerűen kialakított támaszban kialakított téglatest legnagyobb felületű lapja, ahol a támasz csapszerű, jellegét az adja, hogy benne hossztengelyével koncentrikus furat van. Előnyös megoldás szerint a támaszon nyúlásmérő bélyeg(ek)et helyezünk el a szokásos szimmetrikus hídszerű elrendezésben. A találmány szerinti mérlegkar nagy tara tömegek mellett is pontos tömegmérést biztosít. A találmány tárgyát a továbbiakban egy példakénti kiviteli alak kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az ábra a találmány szerinti mérlegkar vázlata. A találmány szerinti mérlegkar (ábra) 1 kart, az 1 karra csatlakoztatottan 2 kiegyenlítő tömeget és 3 mért tömeget, valamint a 3 mért tömegtől L távolságra az 1 karba beillesztett 4 támaszt tartalmaz. A 4 támasz az 1 kartól megfelelő távolságon kialakított befogásban van elfordulásmentesen elhelyezve. Az 1 kar és az előnyösen tengelyszimmetrikus alakú 4 támasz között merev kapcsolat van. A 4 támasz mérőcellaként van kialakítva, ami annyit jelent, hogy a mérendő tömeg által kiváltott rugalmas alakváltozása szolgáltatja a mérési eredményre jellemző jel alapját. Ebből a célból például 5 nyúlásmérő bélyeget alkalmazunk, amelynek befogadására az 1 kar nyugalmi helyzetét jellemző hossztengelyre merőlegesen, tehát általában függőlegesen létrehozott sík felület van. Ez a sík felület előnyösen egy téglatest legnagyobb 5 10 15 20 25 20 35 40 45 50 35 50 35 2
