Гідравлічні ваги

Гідравлічні ваги, які мають вагоприймальний вузол, зв'язаний з основою через гідроопору з робочою порожниною у вигляді герметичної камери, яка утворена верхнім та нижнім днищами, та пасивною діафрагмою, при цьому нижнє днище підпружинене до основи, а регістратор має елементи різної чутливості, які являють собою труби різного перерізу, вставлені одна в одну з рухомим ущільненням , при цьому труба більшого перерізу сполучена з робочою порожниною, які відрізняються тим, що верхнє та нижнє днища виконані сферичними, а вагоприймальний вузол, розташований в 3 рмації пружини від навантаження нелінійна. Тобто пружина в цих гідровагах є причиною похибки і тому їх точність зважування невисока. Відомі кранові гідравлічні ваги (а. с. СРСР № 1379639, кл. G01G 5/04, опубліковано 07.03. 1988 р., бюлетень№9), які містять ступінчастий гідроциліндр в якому на торці ступені між поршнем і циліндром встановлено пружне ущільнення. Верхня траверса з'єднана з циліндром , нижня з поршнем. До порожнини гідроваг заповненою робочою рідиною, приєднаний манометр, проградуйований у відповідних вагових одиницях і реєструючий зміну ваги. Як видно з опису гідроваг, поршень при зважуванні, рухаючись, стискує ущільнення яке виконує в цих гідровагах роль пружини. Як відомо, пружини, є причиною похибок при зважуванні. Прототипом запропонованих гідроваг вибрано гідроваги (а.с. СРСР № 1180706, кл. G01G 5/04, опубліковано 23.09. 1985 р., бюлетень №35), які мають вагоприймальний вузол , зв'язаний з основою через гідроопору з робочою порожниною в вигляді герметичної камери, і регістратор, що містить елементи різної чутливості і компенсаційний резервуар. Верхнє і нижнє днища камери гідроопори мають конусність, при цьому нижнє днище підпружинене до основи , а елементи різної чутливості регістратора представляють собою вставлені одна в одну трубки різного перерізу з рухомим ущільненням між ними , при цьому трубка більшого перерізу з'єднана з робочою порожниною гідроопори, вільний кінець трубки малого перерізу з'єднаний з компенсаційним резервуаром, виконаним відкритим, а рухоме ущільнення закріплено на другому кінці цієї трубки. Недоліком цієї конструкції є низька точність зважування тому, що перед кожним зважуванням за допомогою трубки більшого перерізу необхідно відмічати візуально співпадання рівня рідини в трубці більшого перерізу з нижнім краєм ущільнення, яке служить нуль-відміткою в цьому випадку, слідкувати за незмінністю цієї ситуації при випаровуванню робочої рідини, або зміни температурних умов. При цьому виникають нестабільні умови роботи приладу і це призводить до грубих несистематичних похибок. Використання ваг в якості дозатора з застосуванням фотоелектричного, як пропонують автори, датчика можливо, якщо тара має однакову вагу, в протилежному випадку положення покажчика потрібно кожен раз змінювати. Це також призводить до випадкових грубих похибок. В конструкцію ваг входить пружина. Пружина має властивості, які негативно впливають на точність зважування. За гіпотезою опору матеріалів, всі тіла абсолютно пружні і при припиненні навантаження на будь-яке тіло, воно повернеться у початкове положення. Насправді в природі абсолютно пружних тіл не існує, а тому, що стосується пружин, справедливо стверджувати, що при знятті навантаження пружина не повернеться у початкове положення, або повернеться через досить великий проміжок часу. Тобто кожен раз, наприклад, нульова відмітка вагореєстратора, не буде співпадати. Якщо знову відрегулювати систему, то це значить знову привнести суб'єктивну складову в 57649 4 показники гідроваг, закласти похибку в ці показники. Все це завдяки наявності в механізмі гідроваг пружини. Крім того, як відомо, матеріали підлягають процесу старіння, тобто з часом під дією зміни температур, впливу магнітних полів, різкої зміни величини навантажень, їх циклічності, відбуваються зміни на рівні атомної решітки, зміни властивостей матеріалу по відношенню до початкових. Відбувається старіння матеріалу. Це відноситься і до матеріалів з яких виготовляються пружини. З часом пружина змінює свої характеристики жорсткості, податливості, втрачає розміри -«сідає», що стає причиною грубих систематичних похибок. В основу корисної моделі поставлена задача створення гідравлічних ваг, в яких за рахунок конструктивних змін робоча рідина переміщається під дією сил гравітації, що дасть можливість створити гідроваги підвищеної точності з стабільними характеристиками. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що верхнє днище робочої камери виконано сферичним і з'єднано з нижнім сферичним днищем кільцевою пасивною діафрагмою, при цьому днища вершинами звернені вгору так, що нижнє днище опирається на коромисло з різновеликими плечима з врівноважуючим пристроєм на одному з них, та вагоприймальною платформою на іншому, при цьому робоча порожнина заповнена робочою рідиною , яка одночасно, або почергово через відгалуження і вентилі потрапляє в дві різного перерізу вертикально і концентрично розташовані труби в окремому корпусі, з'єднані в нижній частині перемичкою з вентилем, а в верхній знаходяться поплавки з різними шкалами, проградуйованими в вагових одиницях і стрілкою вагореєстратора. На кресленні (див Фіг.) зображений розріз гідроваг. Гідроваги мають корпус 1 з робочою порожниною 2, що складається з верхнього 19 і нижнього 20 сферичних днищ звернених вершинами вгору і з'єднаних в нижній частині кільцевою пасивною діафрагмою 3, при цьому до нижнього днища приєднана скоба 4 , яка шарнірно з'єднується з коромислом 5, яке лежить на опорі 6, при цьому на одному плечі цієї опори розташована вагоприймальна платформа 7, а на іншому врівноважуюче пристосування 8, при цьому верхнє сферичне днище сполучено трійником з відгалуженням що містить вентиль 9 та відгалуженням, що містить вентиль 10 з підпоплавковою камерою труби малого перерізу 11 з поплавком 12 та підпоплавковою камерою труби великого перерізу 13 з поплавком 14, при цьому труби розташовані вертикально і концентрично на фланцеві 15 та з'єднані між собою перемичкою з вентилем 16, при цьому на поплавкові 14 закріплені проградуйовані в вагових одиницях шкали вагореєстратора 17, а на поплавкові 12 стрілка вагореєстратора 18 так, що при закритих вентилях 9 та 10 і відкритому 16 стрілка вагореєстратора встановиться на «0». Гідроваги працюють таким чином: 1. В режимі регулювання. Відкриваються вентилі 9, 10 та 16, при цьому всі порожнини гідроваг сполучаються з атмосферою, а робоча рідина через вентилі і розгалуження з робочої порожнини 2 5 потрапить у підпоплавкові порожнини труб 11 та 13, а скоба 4 буде займати нижнє положення, тоді врівноважуючим пристроєм 8 збалансуємо коромисло 5 з вагоприймальною платформою 7 відносно мітки. Потім закриваємо вентилі 9 і 10, в цей час робоча рідина в трубах 11 і 13 з поплавками 12 і 14 знаходиться на одному рівні у відповідності з законом сполучених посудин, і стрілка 18 вагореєстратора встановиться на «0» відносно шкали 17. Закривається вентиль 16. 2. В режимі грубого зважування. На вагоприймальну платформу 7 встановлюється вантаж. Відкривається вентиль 9, при цьому коромисло 5 під дією ваги вантажу буде повертатись відносно опори 6 і протилежним кінцем буде тиснути на скобу 4, нижнє сферичне днище 20 і пасивну кільцеву діафрагму 3, відповідно з робочої порожнини 2 робоча рідина буде виштовхуватись через відгалуження з вентилем 9 в підпоплавкову порожнину труби великого перерізу 13. Поплавок 14 з шкалою вагореєстратора 17, проградуйованого в вагових одиницях, наприклад кілограмах, буде рухатись вгору відносно стрілки 18 вагореєстратора. В точці зупинки шкали навпроти стрілки фіксується вага предмета. Закривається вентиль 9. 3. В режимі точного зважування. На вагоприймальну платформу 7 встановлюється вантаж. Відкривається вентиль 10. Всі переміщення платформи 7, коромисла 5, скоби 4, сферичного нижнього днища 20, діафрагми 3 будуть аналогічними випадку грубого зважування, але у випадку точного зважування робоча рідина буде виштовхуватись через відгалуження з вентилем 10 у підпоплавкову порожнину труби малого перерізу 11. Стрілка 18 вагореєстратора, що закріплена на поплавкові 12 буде рухатись вгору відносно шкали 17 вагореєстратора, проградуйованої в вагових одиницях, наприклад в грамах. В місці зупинки стрілки навпроти певних поділок шкали фіксується вага предмета. 57649 6 Очевидно, якщо мати на увазі що діаметр труби малого перерізу значно менший від діаметра труби великого перерізу, то однаковий об'єм робочої рідини перекриє в різних трубах різну кількість однакових поділок. В трубі малого перерізу їх буде більше і ціна поділки в ній буде меншою ніж ціна поділки в трубі великого перерізу і вони будуть співвідноситись як об'єми цих трубок. Комбінуючи режими зважування і користуючись грубою і точною шкалами, можна з високою точністю зважувати різні вантажі на гідровагах. 4. Зважування в режимі дозатора. Відпрацьовується режим настройки. Потім проводиться зважування потрібної дози матеріалу, фіксується результат по одній з шкал. Після цього, не повертаючись в початкове положення, не знімаючи з платформи вантаж, вентилем 16 проводимо режим обнуління. Тоді до вже зваженого вантажу можна знову прибавляти нову вагову кількість компонентів, доводячи до потрібної сумарної ваги. Гідроваги, не маючи в конструкції джерел виникнення іскри, можуть працювати в пожежо-, вибухонебезпечному середовищі, наприклад на ГНС (газонаповнювальних станціях). В той же час, конструкція гідроваг технологічна для оснащення вагореєстратора пневматичними датчиками, та вбудовування на місце вентилів пневматичних чи гідравлічних клапанів. В такому вигляді гідроваги можуть обслуговувати операцію зважування в автоматичній лінії. В звичайному виконанні гідроваги можуть використовуватись в побуті, в лабораторних умовах в складських приміщеннях чи де інде. При цьому вагоприймальна платформа і вагореєстратор можуть бути рознесені в різні приміщення, досить з'єднати їх герметичною трубкою і ваги будуть працювати. 7 Комп’ютерна верстка М. Мацело 57649 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601