Взвешивающее устройство

010325 Представленное изобретение относится к взвешивающему устройству. Точное дозирование лекарственных препаратов в порошковой форме гравиметрическими устройствами широко используется в лабораторных условиях. Также, возрастает применение гравиметрического дозирования в производственном оборудовании. Типично, контейнер, в который помещают лекарственный порошок, расположен на чашке точного взвешивающего устройства. Вес контейнера автоматически убирается с дисплея взвешивающего устройства, чтобы обеспечить исходное значение нулевого веса на дисплее. Это так называемое тарирование. Когда добавляют порошок в контейнер на чашке, отображаемый вес показывает только вес самого порошка. После того как добавлено правильное количество, контейнер и порошок в нем удаляют с чашки. Во время этого процесса необходимо внимание, чтобы гарантировать, что порошок не просыпается на чашку, т.к. он будет взвешен взвешивающим устройством как засыпанный, тогда как, порошок не будет фактически помещен в контейнер. Чтобы гарантировать, что какая-либо часть порошка, по невнимательности не попадающая в контейнер, могла быть визуально определена, верхняя поверхность чашки обычно плоская, с гладкой формой и краями, и, кроме того, чашку необходимо очищать перед использованием. Однако, чтобы чашка могла передавать вес на ней взвешивающему устройству, важно, чтобы никакая часть чашки или механизма, соединяющего чашку с взвешивающим устройством, не прикасалась к любой другой части устройства, т.к. это может привести к ошибке в измерениях. Таким образом, взвешивающие устройства могут или подвешивать чашку на опорной балке над предметом, или поддерживать чашку снизу, используя соединение, которое проходит через неподвижную поверхность устройства сквозь отверстие, профилированное и имеющее размеры, чтобы обеспечивать зазор. Типичные устройства показаны на фиг. 1 и 2. Ссылаясь на фиг. 1, в известных взвешивающих устройствах динамометрический элемент 1, который измеряет вес, прикреплен к раме 2 и поддерживает чашку 3, подвешенную снизу динамометрического элемента 1, на которую помещен предмет 4 для взвешивания. Поверхность 5, расположенная внизу чашки 3 и на расстоянии от нее, может, следовательно, быть сплошной и, соответственно, может быть легко очищена, также как и чашка 3, когда она удаляется из устройства посредством снятия чашки 3 с крюка 6, соединяющего чашку 3 с динамометрическим элементом 1. Однако чашка 3, т.к. она подвешена на крюке 6, может качаться, что создает усилия на динамометрический элемент 1, выдавая ошибки при считывании, за исключением длительного ожидания, чтобы усреднить данные. На схеме взвешивающего устройства, показанного на фиг. 2, динамометрический элемент 11 установлен на основании 12 рамы 13 известного взвешивающего устройства, с чашкой 14 над динамометрическим элементом 11. Чтобы защитить динамометрический элемент 11, обычно используется соединение, прикрепляющее динамометрический элемент 11 к чашке 14. Оно показано на фиг. 2 как шток 15,проходящий через отверстие 16 в раме 13. Такое устройство приходит в равновесие намного быстрее, чем подвесное устройство с фиг. 1,уменьшая время, необходимое для точного считывания. Однако чистка такого устройства затруднительна, т.к. любая используемая жидкость может проникать в механизм взвешивающего устройства. Чистка также затруднительна, потому что механизм взвешивающего устройства является чувствительным, и интенсивное вытирание по отношению к взвешивающей чашке повредит механизм, если чашка не закреплена. Как следствие, чистка требует определенного уровня квалификации. Следовательно, существует потребность в таком взвешивающем устройстве, сконструированном для обеспечения возможности выполнения быстрой и надежной чистки, даже не квалифицированным человеком. Данное изобретение направлено, по меньшей мере, на частичное удовлетворение этой необходимости. Соответственно, представленное изобретение обеспечивает взвешивающее устройство, включающее в себя взвешивающую чашку для поддерживания на ее верхней поверхности предмета для взвешивания; продолговатый элемент, присоединенный к ней; продолговатый элемент, проходящий через отверстие и присоединяющий взвешивающую чашку к взвешивающему механизму; причем предусмотрено отверстие в перегородке, выполненной между зоной взвешивающей чашки и зоной взвешивающего механизма; и, устройство привода для избирательного перемещения взвешивающей чашки и продолговатого элемента между первым положением, в котором взвешивающая чашка и элемент расположены на расстоянии от перегородки, и вторым положением, в котором по меньшей мере один элемент взвешивающая чашка или продолговатый элемент, касается перегородки герметизирующим образом для предотвращения попадания материала из зоны взвешивающей чашки через отверстие в зону взвешивающего механизма. Взвешивающая чашка и соответствующий продолговатый элемент, следовательно, могут быть зафиксированы в герметизирующем положении, и в этом герметизирующем и фиксированном положении маловероятно, что чувствительный внутренний механизм взвешивающего устройства будет поврежден.-1 010325 Взвешивающее устройство изобретения, соответственно, может обеспечивать поверхность, на которую может быть помещен предмет, так, что усилие, оказываемое на поверхность весом предмета, точно передается взвешивающему устройству. Эта поверхность также может иметь дополнительное свойство - быть способной к герметизации по отношению к другой поверхности, которая не присоединена к взвешивающему устройству так, что существует водонепроницаемое уплотнение между двумя поверхностями, и предпочтительно обе поверхности были гладкими и без желобков, которые трудно чистить. Нет необходимости уплотнять две поверхности вместе, пока предмет взвешивается, и поэтому может быть использован механизм для переключения между взвешивающим и герметизированным состоянием. Предпочтительно продолговатый элемент проходит вниз от взвешивающей чашки и поддерживает чашку путем контакта с нижней поверхностью взвешивающей чашки; перегородка является днищем,расположенным внизу взвешивающей чашки в зоне взвешивающей чашки; взвешивающий механизм расположен внизу днища зоны взвешивающей чашки, в зоне взвешивающего механизма устройства; и,первое положение - это верхнее положение, в котором взвешивающая чашка расположена на расстоянии от днища; а второе положение - это нижнее положение, в котором взвешивающая чашка касается днища герметизирующим образом. Предпочтительно устройство дополнительно включает в себя герметизирующее приспособление,расположенное, по меньшей мере, на одном элементе из взвешивающей чашки, продолговатого элемента и перегородки, для осуществления герметизирующей взаимосвязи между ними, когда взвешивающая чашка находится во втором положении. Предпочтительно герметизирующее приспособление включает в себя, по меньшей мере, один герметизирующий элемент, предусмотренный на нижней поверхности взвешивающей чашки и/или продолговатого элемента. Предпочтительно герметизирующее приспособление продолжается по окружности вокруг взвешивающей чашки и/или продолговатого элемента. Предпочтительно, взвешивающий механизм присоединен к нижнему концу продолговатого элемента. Предпочтительно зона взвешивающего механизма расположена в камере взвешивающего устройства, которая герметизируется, когда взвешивающая чашка и перегородка находятся в герметизируемом отношении. В одном предпочтительном аспекте приводной механизм включает в себя привод для избирательного приложения усилия к продолговатому элементу, посредством этого заставляя взвешивающую чашку и продолговатый элемент переходить во второе положении. Предпочтительно привод прикладывает направленное вниз усилие к проходящему в вбок рычагу продолговатого элемента. Предпочтительно взвешивающий механизм включает динамометрический элемент. Предпочтительно устройство дополнительно включает в себя упругий элемент для приложения отклонения к продолговатому элементу, в зависимости от отклонения которого прикладывает усилие привод. Предпочтительно отклонение упругого элемента направленно вверх, а усилие привода направлено вниз. В другом предпочтительном аспекте взвешивающий механизм включает в себя спираль; причем спираль присоединена к нижнему концу продолговатого элемента; гибкий держатель для спирали, эластично присоединяющий спираль к раме взвешивающего устройства, чтобы давать возможность спирали двигаться относительно постоянного электромагнита, который прикреплен к раме взвешивающего устройства, посредством чего спираль может двигаться относительно постоянного электромагнита. Предпочтительно приводной механизм включен во взвешивающий механизм и адаптирован, чтобы заставлять опускаться спираль, подпирающую продолговатый элемент, и взвешивающую чашку для достижения герметизирующей взаимосвязи между взвешивающей чашкой и/или продолговатым элементом и перегородкой. Варианты осуществления представленного изобретения теперь будут описаны посредством примеров со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - схематичный разрез с одной стороны первого известного взвешивающего устройства; фиг. 2 - схематичный разрез с одной стороны второго известного взвешивающего устройства; фиг. 3 - схематичный разрез с одной стороны взвешивающего устройства в соответствии с первым вариантом осуществления данного изобретения; устройство представлено в конфигурации без герметизации; фиг. 4 - схематичный разрез, подобный фиг. 3, взвешивающего устройства с фиг. 3 в конфигурации с герметизацией; и фиг. 5 - схематичныйразрез с одной стороны взвешивающего устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения; устройство представлено в конфигурации без герметизации.-2 010325 Фиг. 3 и 4 иллюстрируют взвешивающее устройство в соответствии с первым вариантом осуществления представленного изобретения, с устройством, представленным в конфигурации без герметизации на фиг. 3 и в конфигурации с герметизацией на фиг. 4. Можно видеть, что взвешивающее устройство с фиг. 3 и 4 имеет подобный принцип конструкции, как у известного устройства с фиг. 2, в котором взвешивающая чашка 20, при использовании поддерживающая груз 21 для взвешивания, расположена над динамометрическим элементом 22 и прикреплена к нему через продолговатый жесткий элемент 23, продолжающийся вверх от динамометрического элемента 22 к чашке 20 через отверстие 24 в раме 25 взвешивающего устройства 26. Жесткий элемент 23 и взвешивающая чашка 20 могут быть выполнены в виде единого элемента или отдельно. Однако в соответствии с изобретением, жесткий элемент 23 дополнительно имеет продолжающийся вбок входящий в зацепление рычаг 27, расположенный под приводом 28,прикрепленным к раме 25 взвешивающего устройства 26. Рычаг 27 и привод 28 имеют такое взаимное расположение и регулировку, что рычаг 27 может быть избирательно нажат по направлению вниз приводом 28, когда привод 28 приводится в действие. Входящий в зацепление рычаг 27 расположен так, что,если привод 28 не побуждается к надавливанию на входящий в зацепление рычаг 27, то нет связи между входящим в зацепление рычагом 27 и какой-либо частью рамы 25 или привода 28. В альтернативном устройстве привод 28 может быть расположен так, чтобы надавливать на взвешивающий механизм вместо рычага 27 или также на рычаг 27, так что взвешивающий механизм не перегружается. В некоторых устройствах продолговатый элемент 23 может быть далее надавлен вниз, так что он отсоединяется от взвешивающей чашки 20. Динамометрический элемент 22 установлен на упругом элементе 29, таком как винтовая пружина,которая дает возможность динамометрическому элементу 22, и, следовательно, жесткому элементу 23 и чашке 20, установленной на динамометрическом элементе 22, двигаться вниз, когда на входящий в зацепление рычаг 27 надавливает привод 28. Упругий элемент прикладывает направленное вверх отклонение к жесткому элементу 23, в зависимости от отклонения которого привод 28 прикладывает направленное вниз усилие. Чашка 20 снабжена герметизирующим элементом 30 вокруг ее края 32 так что, когда чашка 20 косвенно придавлена приводом 28, герметизирующий элемент 30 служит опорой снизу по отношению к верхней поверхности 34 днища 36 взвешивающей камеры 37, заданной рамой 25, снизу чашки 20. Таким образом, как показано на фиг. 4, кольцеобразное уплотнение 38 обеспечивается вокруг соединения 40 между нижней поверхностью 42 чашки 20 и механической камерой 44 во взвешивающем устройстве 26,которая задана рамой, включая днище 36. Механическая камера 44 содержит взвешивающий механизм,включающий динамометрический элемент 22. Это герметизирует от жидкостей, проникающих в механическую камеру 44, которые иначе могут повредить взвешивающий механизм, и обеспечивает ровное и сплошное соединение между верхней поверхностью 34 днища 36 снизу чашки 20 с одной стороны и верхней поверхностью 46 чашки 20 во взвешивающей камере 37 с другой стороны. Таким образом, как показано на фиг. 3, когда привод 28 не включен, чашка 20 полностью свободна от контакта с неподвижными поверхностями, но, как показано на фиг. 4, когда привод 28 включен, и чашка 20 и днище 36 взвешивающей камеры 37 герметизированы, механически поддерживаются и легко чистятся, а жесткий элемент 23 и чашка 20, если прикреплена к нему, зафиксированы. Схема, показанная на фиг. 3 и 4, это только один пример того, как уплотнение между чашкой и взвешивающим механизмом может быть скомпоновано. Многие другие схемы возможны, а выбранная схема будет зависеть от конструкции используемого взвешивающего устройства и требований к вмещению предмета для взвешивания. Конструкция уплотнения будет зависеть от конкретных требований. Они будут включать, но не ограничиваться следующими: (а) - уплотнение металл к металлу, где плоскостность двух поверхностей, объединенная с усилием включения, обеспечивает герметизацию; (b) - уплотнительным кольцом, установленным в проточке на обратной стороне чашки или на верхней поверхности днища; (с) - литой эластомерной прокладкой, прикрепленной к краю чашки, профилированной,чтобы обеспечивать ровную верхнюю поверхность над стыком; (d) совместно отлитой чашкой, где край выполнен из гибкого эластомерного материала, а центральная часть выполнена из жесткого материала; или (е) - кольцеобразным листом гибкого материала, проходящим радиально наружу от чашки, который образует плоскую поверхность над днищем камеры. Один пример другой схемы показан на фиг. 5, которая показывает взвешивающее устройство в соответствии со вторым вариантом осуществления представленного изобретения; устройство представлено в конфигурации без герметизации. В этом варианте осуществления взвешивающее устройство состоит из токовых весов. Токовые весы, которые хорошо известны, используют спираль, передающую электрический ток и вынуждаемую к перемещению в осевом направлении относительно магнитного поля, создаваемого постоянным электромагнитом. Усилие создается электрическим током так, чтобы толкать спираль в осевом направлении по отношению к постоянному электромагниту. В этой схеме, где спираль поддерживает предмет для взвешивания, и постоянный электромагнит закреплен к конструкции взвешивающего устройства, затем подается электрический ток, необходимый, чтобы удерживать предмет на расстоянии от конструкции, линейно пропорциональный весу предмета. Такие токовые весы хорошо известны и доступны с коммерче-3 010325 ской точки зрения, например весы компаний Sartorius (Сарториус) или Mettler Toledo (Меттлер Толедо). В устройстве, показанном на фиг. 5, спираль 50 накручена цилиндрически и расположена на одной оси с продольно ориентированным, направленным вверх постоянным электромагнитом 52, который проходит в направленную вверх цилиндрическую полость 53, заданную спиралью 50. Постоянный электромагнит 52 жестко прикреплен к раме 54 взвешивающего устройства 56. Спираль 50 прикреплена к раме 54 через гибкое соединение 58, предпочтительно в форме параллелограмма, имеющего верхний и нижний горизонтальный рычаг 55 а, 55b, каждый с точкой изгиба 57 а,57b. Гибкое соединение 58 делает возможным перемещение спирали 50 в осевом направлении на короткое расстояние без отклонения и с очень маленьким усилием. Предмет для взвешивания 60 расположен над чашкой 62, которая жестко присоединена к спирали 50 через направленный вверх жесткий соединитель 64. Устройство, иллюстрированное в данном документе, упрощенно для ясности. В действительных весах геометрия более сложная, хотя принцип, однако, такой же. Спираль 50 приводится в действие системой с сервоуправлением (не показана), которая хорошо известна, таким образом, что положение спирали 50 всегда поддерживается постоянным, т.к. измеряется сенсором 66, который контролирует положение продолжающегося в сторону рычага 68, прикрепленного к перемещающейся спирали или являющийся ее частью. В этом положении, электрический ток будет расти, если добавить какой-либо вес, и это увеличение электрического тока будет пропорционально добавленному весу. Таким же образом, как и в вариантах осуществления на фиг. 3 и 4, чашка 62 снабжена герметизирующим элементом 70 вокруг ее края 72 так, чтобы, когда на чашку 62 надавливают, герметизирующий элемент 70 прикасался внизу вплотную к верхней поверхности 73 днища 74 взвешивающей камеры 76,заданной рамой 54, снизу чашки 62. В этом случае, кольцеобразное уплотнение обеспечивается вокруг соединения между нижней поверхностью 78 чашки 62 и механической камерой 80 во взвешивающем устройстве. Механическая камера 80 содержит взвешивающий механизм, включающий спираль 50 и постоянный электромагнит 52. Это герметизирует от жидкостей, проникающих в механическую камеру 80,которые иначе могут повредить взвешивающий механизм, и обеспечивает легко очищаемую поверхность на дне взвешивающей камеры 76. Как и для вариантов осуществления с фиг. 3 и 4, уплотнение может быть выполнено посредством выбора из множества различных герметизирующих приспособлений или конструкций. С этим типом взвешивающего устройства, спираль 50 и постоянный электромагнит 52 могут быть также использованы в качестве привода 54, чтобы перемещать чашку 62 в герметизированное положение. Это может быть достигнуто изменением направления электрического тока в спирали 50, таким образом создавая направленное вниз усилие, вместо направленного вверх усилия на чашку 62. Результирующее движение вниз приостанавливается, поскольку чашка 62 герметизирована относительно днища 74 взвешивающей камеры герметизирующим элементом 70. Для систем, не использующих токовые весы, и где невозможно модифицировать взвешивающее устройство или установить приводы внутри отсека взвешивающего механизма, в таком случае привод может быть установлен во взвешивающей камере так, чтобы нажимать на верхнюю поверхность чашки до тех пор, пока она не герметизируется. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Взвешивающее устройство, включающее в себя взвешивающую чашку для поддерживания на ее верхней поверхности предмета для взвешивания; продолговатый элемент, присоединенный к ней; причем продолговатый элемент проходит через отверстие и присоединяет взвешивающую чашку к взвешивающему механизму; причем предусмотрено отверстие в перегородке, выполненной между зоной взвешивающей чашки и зоной взвешивающего механизма; и устройство привода для избирательного перемещения взвешивающей чашки и продолговатого элемента между первым положением, в котором взвешивающая чашка и элемент расположены на расстоянии от перегородки, и вторым положением, в котором по меньшей мере один элемент, взвешивающая чашка или продолговатый элемент, касается перегородки герметизирующим образом для предотвращения попадания материала из зоны взвешивающей чашки через отверстие в зону взвешивающего механизма. 2. Устройство по п.1, в котором продолговатый элемент проходит вниз от взвешивающей чашки и поддерживает чашку, соприкасаясь с нижней поверхностью взвешивающей чашки; при этом перегородка является днищем, расположенным под взвешивающей чашкой в зоне взвешивающей чашки; взвешивающий механизм расположен под днищем зоны взвешивающей чашки в зоне взвешивающего механизма устройства; и первое положение является верхним положением, в котором взвешивающая чашка расположена на расстоянии от днища, а второе положение является нижним положением, в котором взвешивающая чашка касается днища в герметизирующей взаимосвязи. 3. Устройство по п.1 или 2, дополнительно содержащее уплотнительное приспособление, расположенное по меньшей мере на одной из взвешивающих чашек; продолговатый элемент и перегородку для осуществления герметизирующей взаимосвязи между ними, когда взвешивающая чашка находится во-4 010325 втором положении. 4. Устройство по п.3, в котором уплотнительное приспособление включает в себя по меньшей мере один уплотнительный элемент, предусмотренный на нижней поверхности взвешивающей чашки. 5. Устройство по п.3 или 4, в котором уплотнительное приспособление проходит по окружности вокруг взвешивающей чашки и/или продолговатого элемента. 6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором взвешивающий механизм присоединен к нижнему концу продолговатого элемента. 7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором зона взвешивающего механизма расположена в камере взвешивающего устройства, которая герметизирована, когда взвешивающая чашка и перегородка находятся в герметизирующей взаимосвязи. 8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором приводной механизм включает в себя привод для избирательного приложения усилия к продолговатому элементу, посредством этого заставляя взвешивающую чашку и продолговатый элемент переходить во второе положение. 9. Устройство по п.8, при зависимости от п.2, в котором привод прикладывает направленное вниз усилие к продолжающемуся вбок рычагу продолговатого элемента. 10. Устройство по п.9, в котором взвешивающий механизм включает в себя динамометрический элемент. 11. Устройство по любому одному из пп.8-10, дополнительно включающее в себя упругий элемент для приложения отклонения к продолговатому элементу, в зависимости от отклонения которого привод прикладывает усилие. 12. Устройство по п.11, в котором отклонение упругого элемента направлено вверх, а усилие привода направлено вниз. 13. Устройство по любому одному из пп.1-7, в котором взвешивающий механизм включает спираль; спираль присоединена к нижнему концу продолговатого элемента; гибкое крепление для спирали,эластично присоединяющее спираль к раме взвешивающего устройства, чтобы давать возможность спирали перемещаться относительно постоянного электромагнита, который прикреплен к раме взвешивающего устройства, посредством чего спираль может перемещаться относительно постоянного электромагнита. 14. Устройство по п.13, в котором приводной механизм включен во взвешивающий механизм и адаптирован, чтобы побуждать спираль, подпирающую продолговатый элемент, и взвешивающую чашку к движению вниз для достижения герметизирующей взаимосвязи между взвешивающей чашкой и/или продолговатым элементом и перегородкой.