Wägezelle Canister

Unter Wägezelle wird das eigentliche Kraft bzw. Gewicht messende Element verstanden. Bei Standard Wägezellen handelt es sich dabei um einen metallischen Körper, der über die aufgebrachte Kraft definiert und elastisch verformt wird. Die Verformung wird üblicherweise über aufgeklebte Metall-DMS (Dehnungsmessstreifen) gemessen und in ein Spannungssignal gewandelt. Wenn die Wägezelle mit einer definierten Kraft belastet wird, gibt sie ein zur Last proportionales, normiertes Signal ab (mV/V). 

Bei kleinen bis mittleren Kräften werden sogenannte Biege- oder Scherstäbe verwendet. Bei größeren Kräften werden in der Regel zylindrische Körper oder Doppelscherstäbe eingesetzt. 

Ein Wägemodul besteht aus der Wägezelle und einem Montagemodul, auch Lastecke oder Einbauhilfe genannt. Das Montagemodul hat die Funktion, die Kraft in der gewünschten Richtung und optimal in die Wägezelle einzuleiten. Bei Behältern hat das Modul die Funktion, den Behälter auf der Wägezelle zu fixieren und ein Kippen oder Verschieben zu verhindern. Dabei sollte die Genauigkeit der Wägezelle nicht, oder nur sehr gering beeinträchtigt werden. Einige Wägemodule haben zusätzlich noch integrierte Transport-, Einbau- und Überlastsicherungen. 

Unabhängig von der Genauigkeit der Wägezelle ist das Modul von elementarer Bedeutung für die Systemgenauigkeit der Wägung. Darüber hinaus existieren spezielle Wägemodule zum Beispiel mit schwingungs- und vibrationsdämpfenden Eigenschaften.

Um eine optimale Genauigkeit zu erreichen, sollten alle Abstützpunkte verwogen werden. Hinsicht der Anzahl der Wägezellen gibt es, außer den Kosten, keine wirkliche Begrenzung. Da die Verteilung der Last möglichst gleich sein sollte, sind insbesondere 3 oder 4 Stützen einfacher auszugleichen als beispielsweise 8 Stützen. 

Bei innenstehenden Behältern bieten sich 3 Auflagerpunkte an, da - bei symmetrischer Last und Anordnung der Wägezellen - jeder Auflagerpunkt automatisch die gleiche Belastung erfährt. Bei außenstehenden, großen Behältern und Silos wird häufig eine 4-Punkt-Auflage gewählt, da dies eine stabilere Auflagersituation z.B. bei Wind- und Erdbebenlasten ermöglicht. Dabei ist beim Errichten auf eine gleichmäßige Belastung der Wägezellen zu achten. 

Bei analogen Wägezellen ist, wegen der Parallelschaltung, darauf zu achten, dass der Messverstärker die benötigte Anzahl von Zellen speisen kann.

Lenker begrenzen die horizontale Bewegung eines Behälters, lassen jedoch eine vertikale Bewegung möglichst reibungsfrei zu.

Das Canister-Wägemodul erlaubt eine horizontale Verschiebung von ca. +/- 10 mm in beiden horizontalen Achsen (schwimmende Lagerung). Grundsätzlich kann das Wägemodul horizontale Lasten aufnehmen, jedoch sind in der Praxis häufig bauseitige Lenker vorzusehen, um die zum Teil erheblichen horizontalen Lasten (z.B. durch Wind oder im Erdbebenfall) abzufangen. 

Eine Abhebesicherung an Silos und Behältern kommt zum Einsatz, wenn beispielsweise Windlasten oder Erdbebenlasten zu berücksichtigen sind und die Gefahr besteht, dass das Silo oder der Behälter in bestimmten Situationen kippen kann. Bei Wind beispielsweise ist insbesondere bei niedrigem Füllstand, die Windangriffsfläche im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Silos groß, weshalb in diesen Fällen die Kippneigung am größten ist. Eine Abhebesicherung wird in der Praxis häufig mittels Gewindestangen realisiert, die abhebende Kräfte aufnehmen und somit ein Kippen des Silos verhindern. Bei innenstehenden Behältern und Silos kann häufig auf eine Abhebesicherung verzichtet werden.

Das Canister Wägemodul kann durch seine Konstruktion abhebende Kräfte aufnehmen. Allerdings empfehlen wir. eine bauseitige Abhebesicherung vorzusehen. Abhebesicherungen werden in der Praxis häufig mittels Gewindestangen realisiert. 

Es ist die Aufgabe eines qualifizierten Statikers, die individuelle Fesselung jedes Silos unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen (Erdbeben, Windgeschwindigkeit, etc.) zu prüfen. 

Seitliche Kräfte wie Windlasten gleichen sich durch die Parallelschaltung der Wägezellen weitgehend aus. Wenn die eine Seite des Silos durch den Wind entlastet wird, erhöht sich die Belastung der gegenüberliegenden Seite. Die Summe der Kräfte bleibt somit gleich. Lediglich bei starken Böen sind Windlasten erkennbar, wenn die Mittelwertbildung (Dämpfung) des Messverstärkers stark reduziert wird. 

Alle „modernen“ Messverstärker haben einen sogenannten „Sense“-Eingang. Zur Bestimmung des Gewichtes werden bei Standard Wägezellen nur vier Adern benötigt. Dabei sind zwei Adern für die Speisung (5 – 15V) und zwei Adern für das Messsignal vorgesehen. Bei Entfernungen von mehr als 10 m empfehlen wir 2 zusätzliche Adern für die sogenannten „Sense“ Leitungen. Der Messverstärker „misst“ über die Sense Leitung wieviel Spannung auf dem Leitungsweg verloren geht und gleicht den Spannungsverlust rechnerisch aus. Bei ausreichendem Leitungsquerschnitt und separater Verlegung der geschirmten Verbindungsleitung, sind Entfernungen bis 200 m realisierbar. Bei größeren Distanzen empfehlen wir den Einsatz eines Verstärkers vor Ort am Silo oder eine Busverbindung über die intelligente Klemmdose. 

Darüber hinaus gibt es weitere Möglichkeiten das Gewichtssignal über größere Entfernungen zu übertragen. Hierzu zählen Profinet-, Ethernetschnittstellen, Funk, etc.