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WO2006048079A1 - Oberschalige waage mit windschutz - Google Patents

Oberschalige waage mit windschutz Download PDF

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Publication number
WO2006048079A1
WO2006048079A1 PCT/EP2005/010159 EP2005010159W WO2006048079A1 WO 2006048079 A1 WO2006048079 A1 WO 2006048079A1 EP 2005010159 W EP2005010159 W EP 2005010159W WO 2006048079 A1 WO2006048079 A1 WO 2006048079A1
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WO
WIPO (PCT)
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pan
weighing pan
weighing
balance according
windshield
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2005/010159
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Otto Kuhlmann
Rudolf Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius AG
Original Assignee
Sartorius AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius AG filed Critical Sartorius AG
Publication of WO2006048079A1 publication Critical patent/WO2006048079A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G21/00—Details of weighing apparatus
    • G01G21/28—Frames, Housings
    • G01G21/286—Frames, Housings with windshields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G21/00—Details of weighing apparatus
    • G01G21/22—Weigh pans or other weighing receptacles; Weighing platforms

Definitions

  • the invention relates to an above-scale balance with a weighing pan for receiving the weighing material and with a surrounding the weighing pan, upwardly open windbreak.
  • Such a balance is known for example from DE 81 04 877 Ul.
  • the usual windbreak has the shape of a cylindrical ring, which surrounds the weighing pan at some distance.
  • a disadvantage of this known type is that the cylindrical ring must be relatively high in order to achieve effective protection against air currents, and thereby interferes with the loading of the weighing pan.
  • the object of the invention is therefore to achieve a good protection against wind influences in an upper shell scale of the type mentioned with a low wind protection and at the same time the ease of use when loading the balance scale - especially for small scales - to improve.
  • this is achieved in that the top of the weighing pan and the inner surface of the windshield at least approximately one form a common, outwardly rising surface and that the weighing pan and windscreen are separated only by a narrow gap.
  • the upper side of the weighing pan and the inner surface of the draft shield form, for example, a common conical surface or a truncated cone surface or a paraboloid of revolution and are separated from each other only by a narrow gap.
  • Air movements from the environment are guided through the inner surface of the windshield in a direction parallel to this inner surface and thus also paint parallel to the Waagschalenober Assembly on the pan and thereby generate no vertical impact forces as in the usual windshield / Waagschalen- geometry.
  • the usual windshield / weighing pan geometry is mainly due to the fact that horizontal air currents at the top of the windshield are broken down by vortex formation and thus kept away from the much lower scale
  • the proposed geometry aims, above all, laminar and non-reactive on the balance pan away forward. As a result, the height of the windbreak can be kept significantly lower than the windbreak according to the prior art. As a result, the accessibility of the weighing pan is significantly improved.
  • the proposed geometry has the additional advantage that it gives a centering effect when placing the items to be weighed.
  • the weighing sample must only be placed by the user of the balance at any point on the weighing pan or the inner surface of the draft shield and will slip or roll on this surface into the center of the weighing pan.
  • the loading of a small weighing pan - for example, with 10 mm diameter - with small weighing material - for example, with 3 mm diameter - is considerably simplified, since the sample has to be stored only somewhere within the inner windscreen - for example, with 30 mm diameter.
  • This simplification of the manual Feeding allows smaller scales to be used in this special case than is common practice, which of course further reduces wind sensitivity.
  • FIG. 1 shows a section through weighing pan and draft shield in an exemplary embodiment
  • FIG. 2 is a plan view of a modified embodiment.
  • Fig. 1 the weighing pan and the draft shield are shown in an exemplary embodiment in vertical section. It is always assumed in the description of a rotationally symmetric design. This is the simplest in terms of production engineering; However, with higher production outlay also oval or square / rectangular designs are possible.
  • the weighing pan 1 serves only in the working area 3 to the edge 2 as the actual weighing pan for receiving the weighing good. In this useful region 3, the weighing pan has the shape of an outwardly rising cone (hollow cone), wherein the cone tip is rounded in order to reduce the susceptibility to soiling.
  • the windscreen 4 continues with its inner surface 5, the conical surface of the weighing pan in approximately.
  • the angle of inclination of the cone relative to the horizontal in the example shown is about 30 °; favorable values are approximately between 10 ° and 40 °.
  • the surface in the working area 3 and the inner surface 5 of the windscreen are essential for the function of protection against air movements: they form at least approximately a common area interrupted only by the narrow gap 6. Then horizontal air currents (for example coming from the left) are guided somewhat laminarly along the sloping left inner surface 5 of the windscreen, along the useful area 3 of the weighing pan and then along the rising, inclined right inner surface 5 of the windscreen. As a result, turbulences hardly occur in the region of the weighing pan, so that jerky and statistically fluctuating vertical forces on the weighing pan are avoided.
  • a windshield support 8 can be seen, via which the windshield 4 is held on the housing 7
  • the balance pan 1 is supported on its underside 10 on a disc 11 from.
  • the disc 11 in turn is adjustably connected to the load receiver 9 of a (not shown) weighing system.
  • the adjustment can be done once in the vertical direction by the sleeve 13 is screwed at different depths on the load receiver 9.
  • the internal thread of the sleeve is designed to self-tapping and self-locking.
  • the adjustment can be done on the other hand in the lateral direction by the disc 11 is slid in loosened screw 12 in the correct position and then the screw 12 is tightened.
  • the inner end 14 of the windshield 4 is slightly higher than it corresponds to the extension of the surface of the working area 3 of the weighing pan, so that the weighing material slips over the gap 6 in any case.
  • the useful range of the weighing pan and the inner surface of the draft shield thus no longer form exactly a common area, but only approximately, but the inclination of the areas on both sides of the gap 6 is the same.
  • the weighing pan has a circumferential collar 15.
  • dust, abrasion of the sample or the like which may penetrate through the gap 6, collected and does not penetrate into the interior of the balance.
  • a collar on the top of the housing is possible (not shown).
  • An advantageous design of the gap 6 between the weighing pan and the draft shield can also be seen in FIG. 1: The gap initially extends radially outward in the horizontal direction, so that as little dust, abrasion from the weighing stock, etc., can enter the gap. Only after a certain gap length of the gap goes into the vertical.
  • the windshield 4 normally surrounds the weighing pan 1 over its entire circumference.
  • a modified embodiment is now shown in plan view, in which the windshield 4 ', the weighing pan 1 only partially surrounds.
  • the windscreen 4 'in this example comprises only a sector of 300 °.
  • the windshield carrier 8 surrounds the weighing pan 1 and, in FIG. 2, its inner edge 16 is recognized.
  • the weighing pan and draft shield are constructed in the same way as in the embodiment according to FIG. 1.
  • the vertical section in FIG So also vertical section along the dot-dash line A - A in Fig. 2. -
  • This modified embodiment of FIG. 2 is of course with respect to the protection against wind currents not as optimal as a 360 ° windbreak.

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Abstract

Für eine oberschalige Waage mit einer Waagschale (1) zur Aufnahme des Wägegutes und mit einem die Waagschale (1) umgebenden, nach oben offenen Windschutz (4), wird vorgeschlagen, dass der Nutzbereich (3) der Waagschale (1) und die Innenfläche (5) des Windschutzes (4) wenigstens näherungsweise eine gemeinsame, nach aussen ansteigende Fläche bilden und dass Waagschale (1) und Windschutz (4) nur durch einen schmalen Spalt (6) voneinander getrennt sind. Durch diese aerodynamisch aufeinander abgestimmte Gestaltung von Waagschale und Windschutz lässt sich eine gute Schutzwirkung gegen Windeinflüsse erzielen.

Description

Oberschalige Waage mit Windschutz
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine oberschalige Waage mit einer Waagschale zur Aufnahme des Wägegutes und mit einem die Waagschale umgebenden, nach oben offenen Windschutz.
Eine solche Waage ist beispielsweise aus der DE 81 04 877 Ul bekannt. Der übliche Windschutz hat dabei die Form eines zylindrischen Ringes, der die Waagschale in einigem Abstand umgibt.
Nachteilig an dieser bekannten Bauart ist, dass der zylindrische Ring relativ hoch sein muss, um einen effektiven Schutz gegen Luftströmungen zu erzielen, und dadurch beim Beschicken der Waagschale stört.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer oberschaligen Waage der eingangs genannten Art mit einem niedrigen Windschutz eine gute Schutzwirkung gegen Windeinflüsse zu erzielen und gleichzeitig die Bedienungsfreundlichkeit beim Beschicken der Waagschale - besonders auch für kleine Waagschalen - zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Oberseite der Waagschale und die Innenfläche des Windschutzes wenigstens näherungsweise eine gemeinsame, nach außen ansteigende Fläche bilden und dass Waagschale und Windschutz nur durch einen schmalen Spalt voneinander getrennt sind.
Die gemäß dem Stand der Technik übliche Bauart mit im Wesentlichen ebener, horizontaler Waagschale und mit vertikaler Windschutzwand, die vom äußeren Rand der Waagschale deutlich beabstandet ist, wird also verlassen und stattdessen werden Waagschale und Windschutz zu einer aerodynamisch als Einheit wirkenden Baugruppe vereint. Bei der bevorzugten rotationssymmetrischen Ausführung von Waagschale und Windschutz bilden die Oberseite der Waagschale und die Innenfläche des Windschutzes zum Beispiel eine gemeinsame Kegelmantelfläche oder eine Kegelstumpffläche oder ein Rotationsparaboloid und sind nur durch einen schmalen Spalt voneinander getrennt. Luftbewegungen aus der Umgebung werden dabei durch die Innenfläche des Windschutzes in eine Richtung parallel zu dieser Innenfläche geführt und streichen damit auch parallel zur Waagschalenoberfläche über die Waagschale und erzeugen dadurch keine vertikalen Aufprallkräfte wie bei der üblichen Windschutz/Waagschalen- Geometrie. Während die übliche Windschutz/Waagschalen-Geometrie vor allem dadurch wirkt, dass waagerechte Luftströmungen an der Oberkante des Windschutzes durch Wirbelbildung abgebaut und dadurch von der deutlich tiefer liegenden Waagschale ferngehalten werden, bezweckt die vorgeschlagenen Geometrie vor allem, die Luftströmung laminar und rückwirkungsfrei über die Waagschale hinwegzuleiten. Dadurch kann die Höhe des Windschutzes deutlich geringer gehalten werden als beim Windschutz gemäß dem Stand der Technik. Dadurch ist die Zugänglichkeit der Waagschale deutlich verbessert.
Wird die oberschalige Waage zum Wägen von stückigem Wägegut eingesetzt - beispielsweise für Kugellagerkugeln, Tabletten, Diamanten etc. - so hat die vorgeschlagene Geometrie den zusätzlichen Vorteil, dass sie beim Auflegen des Wägegutes eine Zentrierwirkung ergibt. Das Wägegut muss vom Benutzer der Waage nur an eine beliebige Stelle der Waagschale oder der Innenfläche des Windschutzes gelegt werden und rutscht oder rollt auf dieser Fläche ins Zentrum der Waagschale. Die Beschickung einer kleinen Waagschale - zum Beispiel mit 10 mm Durchmesser - mit kleinem Wägegut - zum Beispiel mit 3 mm Durchmesser - wird dadurch wesentlich vereinfacht, da das Wägegut nur irgendwo innerhalb der inneren Windschutzfläche - zum Beispiel mit 30 mm Durchmesser - abgelegt werden muss. Diese Vereinfachung der manuellen Beschickung erlaubt für diesen Spezialfall die Benutzung kleinerer Waagschalen als allgemein üblich, wodurch die Windempfindlichkeit natürlich zusätzlich verringert wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch Waagschale und Windschutz in einer beispielhaften
Ausgestaltung Fig. 2 eine Aufsicht auf eine modifizierte Ausführungsform.
In Fig. 1 sind die Waagschale und der Windschutz in einer beispielhaften Ausgestaltung im vertikalen Schnitt gezeigt. Dabei wird bei der Beschreibung immer eine rotationssymmetrische Bauart vorausgesetzt. Dies ist fertigungstechnisch am einfachsten; mit höherem fertigungstechnischen Aufwand sind jedoch auch ovale oder quadratische/rechteckige Bauarten möglich. Die Waagschale 1 dient nur im Nutzbereich 3 bis zur Kante 2 als eigentliche Waagschale zur Aufnahme des Wägegutes. In diesem Nutzbereich 3 hat die Waagschale die Form eines nach außen ansteigenden Kegels (Hohlkegel), wobei die Kegelspitze abgerundet ist, um die Verschmutzungsanfälligkeit zu verringern. Der Windschutz 4 setzt mit seiner Innenfläche 5 die Kegelfläche der Waagschale in etwa fort. Der Neigungswinkel des Kegels gegenüber der Waagerechten beträgt im gezeichneten Beispiel etwa 30°; günstige Werte liegen etwa zwischen 10° und 40°. Die Fläche im Nutzbereich 3 und die Innenfläche 5 des Windschutzes sind für die Funktion als Schutz vor Luftbewegungen wesentlich: Sie bilden wenigstens näherungsweise eine gemeinsame, nur durch den schmalen Spalt 6 unterbrochene Fläche. Dann werden (beispielsweise von links kommende) waagerechte Luftströmungen einigermaßen laminar längs der abfallend geneigten linken Innenfläche 5 des Windschutzes, längs dem Nutzbereich 3 der Waagschale und dann längs der ansteigend geneigten rechten Innenfläche 5 des Windschutzes geführt. Dadurch entstehen im Bereich der Waagschale kaum Turbulenzen, sodass stoßartige und statistisch schwankende vertikale Kräfte auf die Waagschale vermieden werden. Aber auch der Einfluss der waagerechten laminaren Strömungen auf die Waagschale liefert bei richtiger Dimensionierung keine vertikale Kraftkomponente: Die waagerechte laminare Strömung über die Waagschale liefert aufgrund der Bernoullischen Gleichung einen Unterdruck und damit eine nach oben gerichtete Kraft. Demgegenüber ergibt die Richtungsumlenkung der Strömung aufgrund der Krümmung in der Mitte des Nutzbereiches 3 der Waagschale eine nach unten gerichtete Kraft. Beide Kräfte steigen mit dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit, sodass bei richtiger geometrischer Dimensionierung eine vollständige Kompensation unabhängig von der Richtung und der Größe der Luftströmung erreichbar ist. - Diese einfache theoretische Abschätzung wird durch die experimentellen Ergebnisse bestätigt, die eine deutliche Verringerung der Luftzugempfindlichkeit bei der vorgeschlagenen Geometrie zeigen. Mit einer Waagschale mit 15 mm Durchmesser des Nutzbereiches 3 wurde beispielsweise eine stabile Auflösung von 0,1 mg erreicht und damit ein Wert, der üblicherweise nur mit einem allseitig geschlossenen Windschutz erreicht wird.
In Fig. 1 ist weiter ein Windschutzträger 8 erkennbar, über den der Windschutz 4 am Gehäuse 7 gehalten ist Die Waagschale 1 stützt sich auf ihrer Unterseite 10 auf einer Scheibe 11 ab. Die Scheibe 11 wiederum ist justierbar mit dem Lastaufnehmer 9 eines (nicht gezeichneten) Wägesystems verbunden. Die Justierung kann einmal in vertikaler Richtung erfolgen, indem die Hülse 13 verschieden tief auf den Lastaufnehmer 9 aufgeschraubt wird. Das Innengewinde der Hülse ist dazu selbstschneidend und selbstsichernd ausgelegt. Die Justierung kann zum anderen auch in seitlicher Richtung erfolgen, indem die Scheibe 11 bei gelockerter Schraube 12 in die richtige Lage geschoben wird und anschließend die Schraube 12 angezogen wird. Die Justierung erfolgt dabei so, dass der Spalt 6 schmal und umlaufend symmetrisch ist und dass der Nutzbereich 3 der Waagschale und die Innenfläche des Windschutzes näherungsweise eine gemeinsame Fläche bilden. Für den Zweck eines guten Schutzes gegen Luftzug ist es dazu natürlich optimal, wenn der Nutzbereich 3 der Waagschale und die Innenfläche des Windschutzes eine gemeinsame Tangente haben und damit genau eine gemeinsame Fläche bilden. - In der Beschreibungseinleitung wurde jedoch schon erwähnt, dass es vorteilhaft ist, wenn man stückiges Wägegut nicht nur direkt auf die Waagschale legen kann, sondern wenn auch auf die Innenfläche 5 des Windschutzes gelegtes Wägegut bis zur Mitte der Waagschale rutscht beziehungsweise rollt. Für diesen Zweck ist es natürlich vorteilhaft, wenn das innere Ende 14 des Windschutzes 4 etwas höher liegt als es der Verlängerung der Fläche des Nutzbereiches 3 der Waagschale entspricht, damit das Wägegut auf jeden Fall über den Spalt 6 hinüberrutscht. Um beide Zwecke ohne wesentliche Abstriche zu erfüllen, ist es daher vorteilhaft, das innere Ende 14 des Windschutzes 0 - 1 mm höher als die Kante 2 der Waagschale zu platzieren. Der Nutzbereich der Waagschale und die Innenfläche des Windschutzes bilden damit nicht mehr exakt eine gemeinsame Fläche, sondern nur näherungsweise, die Neigung der Flächen auf beiden Seiten des Spaltes 6 ist aber gleich.
Statt der in Figur 1 gezeigten Justierung der Waagschale bei feststehendem Windschutz ist es selbstverständlich alternativ auch möglich, den Windschutz bei feststehender Waagschale zu justieren (nicht gezeichnet).
Weiter ist in Fig. 1 dargestellt, dass die Waagschale einen umlaufenden Kragen 15 aufweist. Dadurch wird Staub, Abrieb vom Wägegut oder dergleichen, der eventuell durch den Spalt 6 eindringt, aufgefangen und dringt nicht in das innere der Waage ein. Zusätzlich oder alternativ ist selbstverständlich auch ein Kragen auf der Oberseite des Gehäuses möglich (nicht gezeichnet). Auch eine vorteilhafte Gestaltung des Spaltes 6 zwischen Waagschale und Windschutz ist in Fig. 1 erkennbar: Der Spalt erstreckt sich zunächst in waagerechter Richtung radial nach außen, damit möglichst wenig Staub, Abrieb vom Wägegut etc. in den Spalt hineingeraten kann. Erst nach einer gewissen Spaltlänge geht der Spalt in die Vertikale über.
Der Windschutz 4 umgibt die Waagschale 1 normalerweise auf ihrem gesamten Umfang. In Fig. 2 ist nun in Aufsicht eine modifizierte Ausführungsform gezeigt, bei der der Windschutz 4' die Waagschale 1 nur teilweise umgibt. Der Windschutz 4' umfasst in diesem Beispiel nur einen Sektor von 300°. In den restlichen 60° umgibt nur der Windschutzträger 8 die Waagschale 1 und man erkennt in Fig. 2 dessen inneren Rand 16. Ansonsten sind Waagschale und Windschutz genauso aufgebaut wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Der vertikale Schnitt in Fig. 1 ist gleichzeitig also auch vertikaler Schnitt längs der strichpunktierten Linie A - A in Fig. 2. - Diese modifizierte Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist selbstverständlich bezüglich des Schutzes vor Windströmungen nicht so optimal wie ein 360°-Windschutz. Diesem Nachteil steht der Vorteil gegenüber, dass man innerhalb des freien 60°- Winkelbereiches das Wägegut von der Seite her zum Beispiel mit einer Pinzette fassen und von der Waagschale nehmen kann. Demgegenüber muss man beim 360°- Windschutz das Wägegut sehr viel stärker von oben her fassen. - Je nach den Bedingungen des speziellen Anwendungsfalles wird man also einen 360°-Windschutz oder einen Teilwindschutz wählen und beim Teilwindschutz die Größe des freien Sektors möglichst gering wählen. Der Teilwindschutz 4' liegt dabei vorteilhafterweise drehbar auf dem Windschutzträger 8 auf, damit der freie Sektor in die optimale Richtung gedreht werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Waagschale
2 Kante der Waagschale
3 Nutzbereich der Waagschale
4, 4' Windschutz
5 Innenfläche des Windschutzes
6 Spalt
7 Gehäuse
8 Windschutzträger
9 Lastaufnehmer des Wägesystems
10 Unterseite der Waagschale
11 Scheibe
12 Schraube
13 Hülse
14 Inneres Ende des Windschutzes
15 Kragen an der Waagschale
16 Innerer Rand des Windschutzträgers

Claims

Ansprüche:
1. Oberschalige Waage mit einer Waagschale (1) zur Aufnahme des Wägegutes und mit einem die Waagschale (1) umgebenden, nach oben offenen Windschutz (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzbereich (3) der Waagschale (1) und die Innenfläche (5) des Windschutzes (4) wenigstens näherungsweise eine gemeinsame, nach außen ansteigende Fläche bilden und dass Waagschale (1) und Windschutz (4) nur durch einen schmalen Spalt (6) voneinander getrennt sind.
2. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen ansteigende Fläche von Waagschale (1) und Windschutz (4) wenigstens näherungsweise Teil einer Kegelmantelfläche sind.
3. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen ansteigende Fläche von Waagschale (1) und Windschutz (4) wenigstens näherungsweise Teil einer Kegelstumpffläche sind.
4. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegel beziehungsweise Kegelstumpf einen Neigungswinkel gegenüber der Waagerechten von 10° bis 40° aufweist.
5. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen ansteigende Fläche von Waagschale und Windschutz wenigstens näherungsweise Teil eines Rotationsparaboloides sind.
6. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Ende (14) des Windschutzes (4) 0 - 1 mm höher liegt als die äußere
Kante (2) der Waagschale (1).
7. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (5) des Windschutzes (4) an ihrem inneren Ende (14) und der Nutzbereich (3) der Waagschale (1) an seiner äußeren Kante (2) die gleiche Neigung gegenüber der Waagerechten aufweisen.
8. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waagschale (1) und der Windschutz (4) gegeneinander justierbar sind.
9. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schmale Spalt (6) zwischen Waagschale (1) und Windschutz (4) sich in waagerechter Richtung nach außen erstreckt.
10. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Windschutz (4') die Waagschale (1) nur auf einem Teil ihres Umfanges umgibt.
11. Oberschalige Waage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Windschutz (4') drehbar angeordnet ist.
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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410053443 DE102004053443B3 (de) 2004-11-05 2004-11-05 Oberschalige Waage mit Windschutz
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