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Biegestabwägezellen

Effizientere Produktionsprozesse durch robustes Design bei Wägezellen

| Redakteur: Sabine Mühlenkamp

Im Prozess sind sie quasi unsichtbar. Dennoch lastet auf den Schultern der Biegestabwägezellen häufig ein Großteil der Produktion. Die Multitalente unter den Wägezellen sind kompakt und lassen sich selbst von widrigen Umgebungen, wie Schmutz und Staub nicht beeindrucken.

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Staub und Dreck stellen besondere Anforderungen an das Gehäuse einer Wägezelle.
Staub und Dreck stellen besondere Anforderungen an das Gehäuse einer Wägezelle.
(Bild: HBM)

Biegestabwägezellen kommen häufig in Anlagen zum Einsatz, die unter rauen Bedingungen produzieren. Dabei sind die Zellen unterschiedlichsten Belastungen wie Staub, Flüssigkeiten und scharfen Reinigungsmitteln ausgesetzt. Damit Hersteller trotz dieser schwierigen Anforderungen dauerhaft präzise Messergebnisse erhalten, bietet HBM spezielle Lösungen und Produkte an – wie die Wägezelle Z6R. Sie ist besonders robust, kompatibel, leicht zu reinigen und sorgt mit ihren Eigenschaften für einen effizienteren Produktionsprozess.

Kompakt, vielseitig einsetzbar und mit Nennlasten von fünf Kilogramm bis zehn Tonnen erhältlich, sind Biegestabwägezellen für zahlreiche Wägeanwendungen geeignet. „Mit der Wägezelle Z6 hat HBM 1972 den Marktstandard für Biegestabwägezellen gesetzt“, erläutert Stefan Schmidt, Produktmanager für Biegestab- und Pendelwägezellen sowie Wägemodule bei HBM. „Ihr charakteristischer Faltenbalg schützt den sensiblen Messbereich.“

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Verschiedenste Branchen nutzen Biegestabwägezellen etwa für die Behälter- und Prozessverwiegung: Neben der Chemie- und Kosmetikindustrie kommen Waagen mit Biegestabwägezellen 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 sein und selbst unter den teilweise rauen Produktionsbedingungen bestehen.

Spezieller Aufbau von Biegestabwägezellen

Biegestabwägezellen 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 so die auf den Federkörper wirkende Kraft ermitteln. Eine nachgeschaltete Messelektronik erfasst diese Messwerte und stellt sie zur weiteren Auswertung bereit.

Häufig bestehen Biegestabwägezellen aus Legierungsstahl, bei stabileren Varianten sind die Aufnehmer aus Edelstahl gefertigt. Um die Dehnungsmessstreifen 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 Biegestabwägezellen in anspruchsvolleren Anwendungsumgebungen mit Flüssigkeiten oder Staub in Berührung, wird der Messbereich hermetisch verschweißt. Biegestabwägezellen mit einer Nennlast von mehr als 100 Kilogramm haben häufig einen Napf aufgeschweißt – etwa die HLC-Wägezellen von HBM. Weitere Wägezellen – wie die Biegestabwägezelle Z6 – den charakteristischen verschweißten Metallbalg. Dieser sehr dünnwandige Balg dichtet den Messbereich hermetisch ab und hält schädigende äußere Einflüsse ab.

Geschützte Wägezellen halten rauen Bedingungen stand

Je nach Anwendung sind die Waagen und die darin integrierten Wägezellen unterschiedlichsten Risiken ausgesetzt, denn raue Bedingungen bergen gleich dreifache Belastungen: Zum einen können sich Verschmutzungen negativ auf die Biegestabwägezelle 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.

Hier besteht zusätzlich die Gefahr, dass diese Mittel die Oberfläche von Anlagenkomponenten beschädigen. Zudem nutzen Reinigungsteams häufig Hochdruckreiniger, um Verschmutzungen zu entfernen. Wägezellen müssen selbst solchen harten Belastungen standhalten – und das regelmäßig über einen langen Zeitraum.

Hier kommt eine weitere Problematik zum Tragen. Eine Anlagenreinigung ist zumeist mit Stillstandszeiten verbunden – und je schwieriger die Komponenten zu reinigen sind, desto länger dauern die Reinigungszeiten an. HBM hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, nicht nur sehr standfeste sondern gleichzeitig leicht zu reinigende Anlagenkomponenten zu entwickeln.

Dazu gehört die neue Biegestabwägezelle Z6R, die allerdings auf einer bewährten Basis aufbaut. Denn sie ist eine erweiterte Variante der Wägezelle Z6, die seit mehreren Jahrzehnten im Markt Bestand hat.

Baut auf bewährten Standards auf

„Die Wägezelle Z6 hat aus unserer Sicht Standards gesetzt, weil sie die erste hermetisch dichte Wägezelle am Markt war“, sagt Stefan Schmidt. „Ihr Faltenbalg schützt den Messbereich der Zelle und verhindert, dass Wasser oder Schmutz in das Innere der Wägezelle eindringen.“ Aus der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Z6 ist die Z6R entstanden, mit Genauigkeitsklasse bis C3 für den Messbereich von 20 bis 200 Kilogramm.

Dank ihres geschützten Designs ist die neu entwickelte Wägezelle die erste hermetisch dichte Wägezelle mit glattem Abdeckrohr statt des Faltenbalgs und kommt ganz ohne Nahtstellen aus. Schmutz haftet hier deutlich weniger an und potenzielle Gefahren aufgrund von Schmutznestern lassen sich reduzieren. Das Abdeckrohr der Wägezelle besteht aus Edelstahl mit hohem Chromäquivalent und ist besonders dickwandig. Dies bietet zusätzlichen Schutz. Damit ist die Wägezelle nicht nur resistent sondern auch leicht zu reinigen.

Hält aggressiven Reinigungsmitteln stand

Die Oberfläche der neuen Z6R ist aus (elektro-poliertem) Edelstahl und somit glatt sowie geschützt gegen Anhaftungen. Zudem perlen Flüssigkeiten schnell ab. So lassen sich hohe Anforderungen etwa an die Hygiene erfüllen und zugleich bleiben die Produktionsprozesse effizient. „Die Wägezelle ist mit Schutzklasse IP68/69K sehr widerstandsfähig und hält selbst Belastungen von aggressiven chemischen Reinigungsmitteln stand“, erläutert Stefan Schmidt.

Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen verfügt die Wägezelle Z6R über Atex- und IECEx-Zertifizierungen. Ein weiterer Vorteil für den Anwender, in der Praxis: Die Wägezelle hat die gleichen marktüblichen Abmessungen wie die Z6 und ist auch elektrisch kompatibel. Deshalb lässt sich die Z6R schnell in bestehende Plattformen, Maschinen und Systeme integrieren. Das sorgt nicht nur beim Wechsel sondern auch langfristig für deutlich geringere Rüst- und Stillstandzeiten.

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