Das Edelstahl-Gehäuse der Wägezelle hält auch aggressiven Reinigungsvorgängen stand. (Bild: HBM)
- In der Produktion herrschen teilweise bei speziellen Hygieneanforderungen raue Bedingungen, etwa wenn die regelmäßige Reinigung von Anlagen und darin verbauten Wägezellen vorgeschrieben ist.
- Biegestab-Wägezellen nach dem Stand der Technik sind zwar mittels Faltenbalg hermetisch abgedichtet, aber nicht zwangsläufig einfach zu reinigen.
- Die vorgestellte Lösung verfügt statt eines Faltenbalgs über ein Abdeckrohr aus rostfreiem, elektropolierten Edelstahl. Die Wägezelle widersteht dadurch auch aggressiven Reinigungsvorgängen.
Biegestab-Wägezellen kommen häufig in Anlagen zum Einsatz, die unter rauen Bedingungen produzieren. Dabei sind die Zellen unterschiedlichsten Belastungen wie Staub, Flüssigkeiten und scharfen Reinigungsmitteln ausgesetzt.
Verschiedene Branchen nutzen Biegestab-Wägezellen etwa für Behälter- und Prozessverwiegung: Neben der Pharma-, Chemie- und Kosmetikindustrie kommen Waagen mit Biegestab-Wägezellen in der Lebensmittel-, Baustoff- sowie der Futtermittelindustrie zum Einsatz. Vor allem in Plattformwaagen, Dosier- oder Rezeptieranlagen, Verpackungsmaschinen und Checkweighern wird diese Art von Wägezellen genutzt. Um den vielfältigen Anforderungen gerecht zu werden, müssen diese Waagen besonders präzise – häufig auch eichfähig – und robust sein.
Biegestab-Wägezellen sind nach einem einheitlichen Prinzip aufgebaut: Das Herzstück der Wägezellen sind Dehnungsmessstreifen (DMS), die auf den metallischen balkenförmigen Federkörper der Zelle aufgeklebt sind. Die DMS sind als Wheatstone-Brücke geschaltet. Wirkt eine Kraft in Druckrichtung auf den Messkörper, wird er gedehnt. Dabei werden die DMS gestreckt und ändern deshalb ihren elektrischen Widerstand. Darüber lässt sich die elastische Verformung des Federkörper-Materials messen – und die auf den Federkörper wirkende Kraft ermitteln. Eine nachgeschaltete Mess-elektronik erfasst diese Messwerte und stellt sie zur weiteren Auswertung bereit.
Hermetisch dicht mit Faltenbalg
Häufig bestehen Biegestab-Wägezellen aus Legierungsstahl, bei robusteren Varianten sind die Aufnehmer aus Edelstahl gefertigt. Um die DMS wirksam zu schützen, ist der komplette Messbereich der Wägezelle abgedeckt. Dafür kommen unterschiedliche Schutzmechanismen zum Einsatz: Bei einigen Modellen schützt eine aufgegossene Abdeckung den sensiblen Messbereich. Kommen die Biegestab-Wägezellen in anspruchsvollen Anwendungsumgebungen mit Flüssigkeiten oder Staub in Berührung, wird der Messbereich hermetisch verschweißt. Biegestab-Wägezellen mit einer Nennlast von mehr als 100 kg haben häufig einen Napf aufgeschweißt. Weitere Wägezellen mit Nennlasten zwischen 5 kg und 1 t verfügen über den charakteristischen verschweißten Metallbalg. Dieser sehr dünnwandige Balg dichtet den Messbereich hermetisch ab und hält schädigende äußere Einflüsse ab.
Je nach Anwendung sind die Waagen und die darin integrierten Wägezellen unterschiedlichen Risiken ausgesetzt, denn raue Bedingungen bergen besondere Belastungen: Zum einen können sich Verschmutzungen negativ auf die Biegestab-Wägezelle auswirken, etwa Staub und Dreck in der Baustoff- sowie Flüssigkeiten in der Lebensmittelindustrie. Zum anderen belasten Reinigungsprozesse, die diesen Schmutz entfernen sollen, die Wägezelle. Dabei werden oft scharfe chemische Reinigungsmittel genutzt, die häufig sehr lange einwirken. Somit besteht die Gefahr, dass diese Mittel die Oberfläche von Anlagenkomponenten beschädigen.
Zudem nutzen Reinigungsteams häufig Hochdruckreiniger, um Verschmutzungen zu entfernen. Wägezellen müssen dem Hochdruck-Wasserstrahl standhalten – und das regelmäßig. Darüber hinaus sind Waagen in manchen Branchen wie etwa der Lebensmittelindustrie gründlich zu reinigen, um EU-Vorgaben wie die Gute Hygienepraxis oder die für jeden Lebensmittelunternehmer verpflichtende HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point)-Norm einzuhalten. Anlagenreinigung ist zumeist mit Stillstandszeiten verbunden – und je schwieriger die Komponenten zu reinigen sind, desto länger dauern die Reinigungszeiten an.
Abdeckrohr stattFaltenbalg: Die Biegestab-Wägezelle Z6R ist robust und schmutzabweisend konzipiert. (Bild HBM)
Wägezelle ohne Nahtstellen
Damit Anwender trotz dieser schwierigen Anforderungen dauerhaft präzise Messergebnisse erhalten, bieten Hersteller wie HBM spezielle Lösungen und Produkte an – wie die Wägezelle Z6R. Aufgrund ihres geschützten Designs ist sie besonders robust, einfach zu reinigen und ermöglicht so effiziente Herstellungsprozesse. Die Wägezelle ist die erweiterte Variante eines bewährten Vorgängermodells, der Wägezelle Z6: Diese ist laut Hersteller der Standard, weil sie die erste hermetisch dichte Wägezelle am Markt war. Ihr Faltenbalg schützt den Messbereich der Zelle und verhindert, dass Wasser oder Schmutz in das Innere der Wägezelle eindringen.
Durch kontinuierliche Weiterentwicklung ist eine Biegestabwägezelle mit Genauigkeitsklasse bis C3 für den Messbereich von 20 bis 200 kg entstanden. Sie ist die erste hermetisch dichte Wägezelle mit glattem Abdeckrohr statt des Faltenbalgs und ganz ohne Nahtstellen, Spalten und Kanten. Schmutz wie etwa Lebensmittelreste haften hier deutlich weniger an, und potenzielle Gefahren aufgrund von Schmutznestern sind reduziert. Ihr Abdeckrohr besteht aus rostfreiem Edelstahl mit hohem Chromäquivalent und ist besonders dickwandig für zusätzlichen Schutz.
Die Oberfläche der Wägezelle besteht aus elektropoliertem Edelstahl und ist somit glatt sowie geschützt gegen Anhaftungen. Zudem perlen Flüssigkeiten schnell ab. So lassen sich hohe Hygiene-Anforderungen erfüllen. Die Wägezelle ist mit Schutzklasse IP68/69K sehr robust und hält auch der Reinigung mit einem Hochdruckreiniger stand, ebenso Belastungen von aggressiven chemischen Reinigungsmitteln. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen verfügt die Wägezelle über Atex- und IECEx-Zertifizierungen. Die Z6R hat die gleichen marktüblichen Abmessungen wie das Modell Z6 und ist auch elektrisch kompatibel. Deshalb lässt sie sich schnell in bestehende Plattformen, Maschinen und Systeme integrieren, was Rüst- und Stillstandszeiten verkürzt.
