Wägezellen: Überblick und Anwendung

Wägezellen sind im Bereich der hoch modernen und leistungsfähigen Wiegetechnik von großer und grundlegender Bedeutung. Sie suchen ein Wägemodul, das Ihren Ansprüchen und Anforderungen gerecht wird? Bei der Vielfalt an Wägezellen kein leichtes Unterfangen. Allerdings sind Sie nun einen Schritt dichter an einer fundierten Entscheidung. Unsere Produktpalette deckt eine Vielzahl von Einsatzgebieten und Produktionsabläufen ab.

Individuelle Lösungen für Ihre Anlage

Egal ob Module für den Einsatz mit Behältern im niedrigen Kilogramm-Bereich oder Anlagen mit hunderten von Tonnen － wir haben die passende Lösung für Ihr Unternehmen. Bei uns finden Sie verschiedenste Einbaumodule für Mischer, Rühwerksbehälter, große Außensilos und mobile Systeme. Wir übernehmen nicht nur die fachgerechte Montage und Inbetriebnahme, sondern sind darüber hinaus kompetenter Ansprechpartner für die TÜV-Zertifizierung und eichamtliche Zulassung etwaiger Wägezellenmodule.

Wägetechnik: Innovation in der Praxis

Im Bereich hochmoderner Messtechnologie und leistungsfähiger Wiegetechnik nehmen Wägezellen eine zentrale Rolle ein. Doch was steckt eigentlich hinter diesen Messmodulen? In der Fachsprache sind die komplexen Präzisionsbauteile als Kraftsensor oder auch Kraftaufnehmer bekannt. Diese kommen als mechanisches Funktionselement in einer Vielzahl unterschiedlicher Wägevorrichtungen zum Einsatz. Eine fachmännische Kalibrierung ermöglicht unabhängig von Dynamik und Lastenklasse zuverlässige Messergebnisse. Gängige Parameter sind sowohl Gramm (g) und Kilogramm (kg), als auch die metrische Tonne (t). In der Regel basieren Wägezellen auf einem Federkorpus. Lasteinwirkung erzeugt dabei eine elastische Verformung, welche über sogenannte Dehnungsmessstreifen in ein elektrisches Signal umgewandelt wird und so die Funktionalität der Waage steuert. Je nach Lastenklasse kommen unterschiedliche Federkörper-Konstruktionen zur Anwendung.

Optimieren und Standardisieren

Das außergewöhnliche Messspektrum liegt zwischen 100 Gramm und 1000 Tonnen. Alternative Messverfahren decken darüber hinaus Ergebnisse im niedrigen Grammbereich ab. Ein wesentliches Klassifizierungsmerkmal bei Wägezellen ist die Eichung. So ist bei eichpflichtigen Waagen die einheitliche Kalibrierung und amtliche Prüfung gesetzlich vorgeschrieben. Die Fehlergrenze soll so optimiert und standardisiert werden. Innovative Wägezellen ermöglichen Effektivität und Effizienz nahe am Optimum － für zeitgemäße Produktionsabläufe im Bereich Silotechnik und Schüttgut. Sie haben Interesse an den Datenblättern verschiedener Wägezellen? Technische und weitere Details finden Sie in unserer Produktbroschüre. Sie können auch gerne jederzeit ein Angebot anfordern: Angebotsanfrage Wägezellen. Garantiert haben wir auch Ihre Anforderungen die passende Lösung. Hier einmal unsere Produktpalette im Überblick:

Safemount Wägezelle bis 150t

Die ökonomische Lösung für größere Silos, Tanks und Mischer im Bereich zwischen 5 und 150 Tonnen: Das zuverlässige und wartungsfreie Safemount-Modul gewährleistet die Kontrolle und Optimierung von Produktionsabläufen und ist darüber hinaus weitgehend beständig gegen Vibration, Staub, Feuchtigkeit und Korrosion. Mehr erfahren.

Baby Safemount Wägezelle bis 7,5t

Die kostengünstige Lösung für kleinere Silos, Tanks und Mischer im Bereich zwischen 1.000 und 7.500 Kilogramm: Wie sein großer Bruder besticht das Baby-Safemount-Modul durch einfache Montage und Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen. Mehr erfahren.

Clevermount Wägezelle bis 2,5t

Die intelligente Edelstahl-Wägezelle für Behälter im Bereich von 20 bis 2.500 Kilogramm: Besonderes Merkmal des Clevermount-Modul ist die Lastplatte mit integrierter Höhenjustierung. Vergussmasse und Futterbleche gehören so der Vergangenheit an. Mehr erfahren.

Cleanmount Wägezelle bis 10t

Die saubere Lösung für Tanks und Dosierbehälter von 250 bis 2.500 Kilogramm: Das Cleanmount-Modul ist prädestiniert für den Einsatz in der chemischen Industrie sowie pharmazeutischen Produktionsprozessen. Alle Komponenten der widerstandsfähigen Edelstahlkonstruktion lassen sich zudem leicht reinigen. Mehr erfahren.

TLC 95 Wägezelle bis 10t

Die hochpräzise Lösung speziell für Rührwerksbehälter zwischen 1.000 und 5.000 Kilogramm: Die integrierte Zuglastmesszelle des TLC 95 Wägemoduls gleicht Querkräfte sowie etwaige Schwingungen zuverlässig aus und gewährleistet so eine optimale Dosiergenauigkeit und Nullpunktstabilität. Mehr erfahren.

T33 Onboard-Wägezelle bis 6t

Die robuste Lösung für Container und Drehtrommeln im Bereich von 5,5 bis 15 Tonnen: Das Wägemodul T33 trotzt selbst widrigsten Umgebungsbedingungen und eignet sich insbesondere für die Anwendung bei starken Schocklasten und Querkräften. Mehr erfahren.

Wiegescheibe bis 10t

Die platzsparende Lösung für Tanks zwischen 2 und 10 Tonnen: Mit einer Bauhöhe von maximal 4 cm sind Wiegescheiben ideal für das preiswerte Nachrüsten vorhandener Behälter in Innenanlagen und ermöglichen eine akkurate gewichtbasierende Inventarkontrolle. Mehr erfahren.

Zuglast-Wägezellen bis 25t

Die zuverlässige Lösung für Kranlasten zwischen 100 Kilogramm und 25 Tonnen: Zuglast-Messzellen mit integriertem Pendelschutz sind prädestiniert für die präzise Inhaltsmessung von hängenden Behältern und rotierenden Produktionskomponenten wie Förderbänder oder Förderschnecken. Mehr erfahren.

Lastmessbolzen / Loadpin bis 500t

Die maßgeschneiderte Lösung für Kranlasten und Hebezeuge im Bereich von 250 Kilogramm und 500 Tonnen: Jeder Load Pin wird nach kundenspezifischen Vorgaben individuell gefertigt, wobei selbst Sonderanfertigungen mit elektronischer Schnittstelle möglich sind. Bewährtes Einsatzgebiet sind unter anderem Kippöfen mit Flüssigaluminium. Mehr erfahren.

Die wichtigsten Auswahlkriterien für Ihre Wägezelle

Ihre Silos und Tanks kennen Sie selbst am besten. Aber erkennen Sie auch deren Potenzial? Wer wissen möchte, wie viel wirklich in Behältern und Produktion steckt, kommt um eine Wägezelle nicht herum. Doch bei der Vielfalt an Bauarten wird die Wahl nicht selten zur echten Herausforderung. Mit unserem praxisorientierten Leitfaden möchten wir Ihnen helfen, die passende Lösung für Ihre Anforderungen und Ansprüche zu finden. Dehnungsmessstreifen, Biege- und Scherstäbe, Single Point, Ringtorsions- und zylindrische Wägezelle, S-Beam oder DMS-Sensoren － das Angebot an hochpräziser Wägetechnik ist überwältigend. Dabei fällt es mitunter schwer, den Überblick zu behalten. Auf der Suche nach der optimalen Messzelle für eine spezifische Applikation gilt es Entscheidungen zu treffen. Folgende Faktoren sind dabei entscheidend:

1. Welcher Messzellen-Typ eignet sich am besten?
2. Welche Umgebungsbedingungen sind charakteristisch für die Produktion?
3. Welche Gesamtkapazität hat der betreffende Behälter?

Diese Kernpunkte möchten wir nachfolgend einmal unter die Lupe nehmen.

Mit System zum passenden Modul

Betrachten Sie die drei Fragen als Stützpfeiler Ihrer finalen Entscheidung und finden Sie so eine grundsolide Basis. Schließlich wollen Sie nicht einfach eine hochwertige Wägezelle finden, sondern das optimale Wägemodul für Ihre Anwendung.

Messzellen-Typ

Sowohl Drucklastmesszellen als auch Zuglastmesszellen bestechen durch ihre hervorragende Messgenauigkeit. Doch wo genau liegt der Schwerpunkt? Bei Punktlasten bis zu 5.000 Kilogramm sind Zuglastmesszellen die einfache und kostengünstige Option. Die Stabilisierung aufgehängter Lasten erfolgt weitestgehend automatisch und die thermische Ausdehnung etwaiger Behälter ist minimal. Messzellen dieser Art sind prädestiniert für den Einsatz mit in Stahlkonstruktionen integrierten Innenbehältern. Dahingegen sind Drucklastmesszellen die logische Alternative für feststehende Behälter auf Betonfundamenten oder vergleichbarer Fixierung. Abhängig von der jeweiligen Bauform ist eine Verteilung auf mehrere Lastpunkte möglich oder gar erforderlich. Dabei kommen verschiedene Ansätze in Frage: Während Dreipunkt-Aufstellungen hinsichtlich Lastverteilung und Nivellierung relativ unproblematisch sind, überzeugen Vierpunkt-Aufstellungen insbesondere bei Außensilos mit etwa 22 Prozent mehr Stabilität. Dabei sind die Anschaffungskosten einer zusätzlichen Wägezelle meist geringer als der finanzielle Mehraufwand zur Verstärkung einer Dreipunkt-Konstruktion. Bei quadratischen oder rechteckigen Behältern sollte grundsätzlich eine Vierpunkt-Montage realisiert werden. Auch wenn mit zunehmender Anzahl der Lastpunkte zugleich der Aufwand bezüglich Ausrichtung und Nivellierung bei der Inbetriebnahme steigt, gilt es bei der Anzahl an Wägezellen konsequent zu sein. So sollte bei Behältern im Außenbereich pro Wägezelle mit maximal 75 Prozent der Nennlast kalkuliert werden. Der jeweilige Lastanteil ergibt sich dabei aus dem Quotienten von Gesamtgewicht der Konstruktion inklusive Inhalt und der Anzahl der Lastenpunkte. Da die Lastenverteilung bedingt durch äußere Einflüsse wie Windlast oder seismische Kräfte sowie charakteristische Baumerkmale von Behälter und Gesamtkonstruktion variieren kann, ist die Prüfung durch einen Statiker unabdingbar.

Wägezelle: Umgebungsbedingungen

Auch hier kommen diverse Einflussfaktoren für die Wahl von Wägezelle und Montagemodul zusammen. Grundsätzlich lässt sich die Beanspruchung der Technik in zwei Bereiche unterteilen:

1. Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Hitze und chemische Reaktionen.
2. Mechanische Einflussgrößen wie Statik und Dynamik.

Verschmutzung durch Staub, Korrosion in Verbindung mit Chemikalien und Salzwasser aber auch Vibration können Messergebnisse entscheidend beeinflussen und etwaige Wartungsintervalle erheblich verkürzen. Auch die Intensität und Dauer der Belastung haben Einfluss auf Laufleistung und Präzision. Im Bereich CIP-Reinigung ist eine Wägezelle mit Schutzart IP67 oder IP68 nahezu alternativlos. Bei Fertigungsprozessen mit aggressiven Chemikalien ist sowohl auf die Beständigkeit der Wägezelle selbst, als auch die der Einbaumodule und Anschlussdosen zu achten. So müssen Einbaumodule und Ausrichtung beispielsweise auf die thermische Ausdehnung von Behältern ausgelegt sein. Ein falsch ausgerichtetes Einbaumodul kann nicht nur zu erheblichen Messfehlern führen, sondern auch irreparable Schäden am Gewichtssensor verursachen. Darüber hinaus sollten auch potenzielle Messwertverfälschung und Abnutzung durch Korrosion, Kriechströme oder extreme Temperaturen bedacht werden. Ohne Reservemodule können etwaige Folgekosten schnell in unvorstellbare Dimensionen steigen.

Gesamtkapazität der Wägezelle

Da Wägesensoren in der Regel für einen definierten Lastbereich ausgelegt sind, ist die Gesamtkapazität der Behälter für die Auswahl der passenden Wägezelle von entscheidender Bedeutung. Wobei je nach Lastbereich ein anderes Messprinzip in Frage kommt. Die Unterschiede zwischen Biegung, Scherung, Stauchung und anderen Methoden beleuchten wir im folgenden Abschnitt im Detail. Grundsätzlich gilt: Nicht immer sind mehr Wägezellen gleichbedeutend mit höheren Anschaffungskosten. Da der Modulpreis oberhalb von 50 Tonnen exponential steigt, ist es mitunter ökonomischer mehr Wägezellen mit niedrigerem Lastbereich zu montieren.

Verschiedene Messprinzipien im Vergleich

Jede Wägezelle basiert auf einem bestimmten Messprinzip. Dabei hat jede Methode ihre Stärken und Schwächen. Doch welches Prinzip eignet sich für welchen Anwendungsbereich? Wir nehmen die wichtigsten einmal unter die Lupe:

Biegung

Zur präzisen Gewichtserfassung niedriger Laststufen im Bereich zwischen 2 und 500 Kilogramm sind Biegestäbe eine zuverlässige Option. Bei symmetrischen Behältern empfiehlt sich zur gleichmäßigen, vertikalen Krafteinleitung die Aufhängung über Zugseile inklusive Zentrierkonus. Anwendungsspezifische Einbaumodule mit Überlastsicherung und Elastomerlager optimieren die Belastungssteuerung merklich. Vibrationen und Schocklasten werden so bestmöglich gedämpft und auch etwaige Seitenkräfte haben allenfalls minimalen Einfluss auf die Messergebnisse.

Scherung

Einfache Scherstäbe sind für Messbereiche zwischen 500 Kilogramm und 20 Tonnen erhältlich. Diese anwenderfreundliche Methode besticht durch hohe Präzision und Resistenz gegenüber seitlichen Kräften. Bei Silos mittlerer bis hoher Kapazität kommen in der Regel sogenannte Doppelscherstäbe mit integrierter Fesselung zum Einsatz. Die Kombination zweier Scherstäbe ermöglicht dabei trotz geringer Bauhöhe einen vergleichsweise großen Lastbereich zwischen 3 und 200 Tonnen. Durch die mittige Krafteinleitung sind bei einer Wägezelle mit Doppelscherstab auch dezentrierte Belastungen nahezu kein Faktor. Eine alternative Bauform und gewissermaßen der Exot unter den Wägezellen ist der gefaltete Doppelscherstab. Durch die charakteristische Bauweise lassen sich dynamische Einflüsse optimal ausgleichen. Hierzu wird jeweils eine Montageplatte an Fundament und Behälterfuß fixiert. Durch die auftretende Zugbelastung zentriert sich das Element bei Vibration, Schwingung oder Seitenkräften automatisch. Der gängige Messbereich liegt zwischen 2 und 20 Tonnen.

Dehnung

Die zylindrische Wägezelle eignet sich für Produktionsumgebungen mit Großraumsilos und Kapazitäten von bis zu 500 Tonnen. Das Messprinzip basiert auf einem hohlzylindrischen oder segmentierten Federkörper, bei dem eine gewisse Mindesthöhe einen homogenen Verlauf der Kraftlinien gewährleistet.

Stauchung

Zur Nachrüstung vorhandener Silos sowie zur Erstausrüstung großer Silos im Bereich von 30 bis 2.000 Tonnen bieten Dehnungsmessstreifen einen unkomplizierten und zuverlässigen Ansatz. Dazu werden temperaturkompensierte DMS-Sensoren mit hochfesten Maschinenschrauben an der Stützkonstruktion des Silos befestigt. Die lastabhängige Stauchung im Materialgefüge wird von den Dehnungsmessstreifen erfasst und in ein proportionales Spannungssignal umgewandelt, welches von der nachgeschalteten Elektronik normiert und ausgelesen wird. Diese wartungsfreie Methode ist prädestiniert für die gravimetrische Inventarkontrolle einzelner Silobehälter auf Stützkonstruktionen sowie Standzargensilos. Bei einem oder zwei Sensoren pro Stütze variiert die Messgenauigkeit zwischen einem Prozent im Innenbereich sowie zwischen zwei und drei Prozent im Außenbereich. Beim Dosieren und Beladen sind maximale Abweichungen von 0,2 Prozent des Nettogewichts des Silos zu erwarten. Bei schnellen Beladeprozessen unterhalb von 20 Minuten und einer Silokapazität bis 500 Tonnen entspricht das einer Toleranz zwischen 300 und 500 Kilogramm.

 Vor- und Nachteile einzelner Bauformen im Überblick

Aufbauend auf den verschiedenen Messprinzipien hier noch einmal eine kompakte Gegenüberstellung der unterschiedlichen Wägezellen-Typen:

Biegestäbe

Pro

• geringer Kostenfaktor
• hohe Präzision
• Baugleichheit nahezu unabhängig vom Hersteller

Contra

• Empfindlichkeit bei seitlichen Kräften und exzentrischer Krafteinleitung

Messabweichung

0,03 %

Scherstäbe

Pro

• geringe Bauhöhe
• breites Anwendungsspektrum
• hohe Stabilität bei seitlichen Kräften und Verschiebung des Lastpunktes

Contra

• stabile Grundplatte aus hochwertigen Stahl unerlässlich
• hohes, definiertes Drehmoment bei Befestigungsschrauben erforderlich

Messabweichung

< 0,03 %

Doppelscherstäbe

Pro

• niedrige Anschaffungskosten
• einfache Montage
• Unempfindlichkeit gegen seitliche Kräfte und thermische Ausdehnung

Contra

• fehlende Eichfähigkeit

Messabweichung

< 0,05 %

Gefalteter Doppelscherstab

Pro

• unkomplizierte Montage
• hohe Präzision auch bei dynamischen Einflüssen
• Eichfähigkeit

Contra

• vergleichsweise große Bauhöhe

Messabweichung

0,02 %

Zylindrische Wägezellen

Pro

• hohe Stabilität
• große Lastbereiche

Contra

• hoher Montageaufwand
• Empfindlichkeit gegen exzentrische Krafteinleitung

Messgenauigkeit

0,05 %

Dehnungsmessstreifen

Pro

• einfache Montage
• problemlose Nachrüstung vorhandener Silos
• kostengünstige Option bei Großraumsilos
• hohe Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit
• Unempfindlichkeit gegen Kraftnebenschlüsse

Contra

• eingeschränkte Messgenauigkeit im Außenbereich (bedingt durch thermische Verformung)

Messabweichung

Bei einem bis zwei Sensoren pro Stütze:

• im Innenbereich 1 % vom maximalen Nettoinhalt
• im Außenbereich 2 – 3 % vom Nettoinhalt

Beim Dosieren und Beladen von Silos:

• weniger als 0,2 % der Nettokapazität

Fazit

Die Auswahl geeigneter Wägesensoren ist von einer Vielzahl anwendungsspezifischer Parameter abhängig. Die jeweilige Produktionsumgebung sind dabei ebenso von Bedeutung, wie grundlegende Anforderungen und Einflussfaktoren hinsichtlich des Fertigungsprozesses. Zudem ist die Präzision nur so gut wie die Kombination: Erst das optimale Zusammenspiel zwischen Behälter, Wägezelle, Wägemodul und Auswerteelektronik garantiert die bestmögliche Systemgenauigkeit und Zuverlässigkeit. Im Hinblick auf Konstruktion und Montage gilt es Details, wie die Möglichkeit einer fachgerechten Entkopplung von Rohrleitungen, Austrageaggregaten, Leitern und Bühnen zu berücksichtigen. Darüber hinaus müssen Fundament und Stützkonstruktion für punktuelle Belastungen ausgelegt sein und sollten gleichmäßig maximal zehn Millimeter nachgeben. Fehlplanungen hinsichtlich der Konstruktion lassen sich nach der Montage von Wägezellen meist nur mit beträchtlichem finanziellen Aufwand korrigieren. Daher empfiehlt sich bereits in einem frühen Stadium der Planungsphase die Konsultation eines Spezialisten auf dem Gebiet Wägetechnik. Kompetente und vor allem individuelle Beratung können hier den Unterschied ausmachen.