Die Erfindung betrifft eine Wägezelle, vorzugsweise für eine aseptische Plattformwaage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wägezellen sind Sonderformen der Kraftaufnehmer und zum Aufbau von Wagevorrichtungen vorgesehen. Derartige Wägevorrichtungen werden häufig auch bei der Lebensmittelversorgung eingesetzt, so dass sie oft besonderen Hygienevorschriften genügen müssen. Deshalb ist es auch bei den dort verwendeten Wägezellen notwendig, dass diese so aufgebaut sind, dass sich an ihren Oberflächen kein Schmutz und keine Lebensmittelreste dauerhaft ansammeln kann oder zumindest leicht entfernbar sein muss. Desweiteren befinden sich an derartigen Wägezellen häufig waagerechte Flächen, Spalten und Vertiefungen, die kaum zugänglich sind und deshalb nur schwer gereinigt werden können, wo sich dann leicht Bakterien, Viren und Pilze festsetzen. Deshalb ist es beim Einsatz von Wägezellen in vielen Bereichen der chemischen, pharmazeutischen, kosmetischen und Lebensmittelindustrie notwenig, dass diese leicht zu reinigen sind und möglichst keine Oberflachenbereiche aufweisen, auf denen sich Schmutz, Lebensmittelrest, Chemikalien, Bakterien, Viren und Pilzen festsetzen, eindringen oder bilden können.

Ein hermetisch dichter Messgrossenaufnehmer, der eine Wägezelle darstellt, ist aus der DE 10 2004 047 508 B3 bekannt, der als horizontal einbaubarer Biegebalken ausgebildet ist. Dieser Biegebalken besteht aus einem

Krafteinleitungs- und einem Kraftaufnahmeteil, zwischen denen ein Kraftmesselement angeordnet ist. Dabei besteht das Kraftmesselement aus einer vertikalen Biegefeder, die durch zwei gegenläufige horizontale Querbohrungen im mittleren Biegebalkenteil hergestellt wurde und an der beidseitig Dehnungsmessstreifen als Scherkraftaufnehmer appliziert sind, die bei einer Gewichtsbelastung ein proportionales elektrisches Signal erzeugen. Zur hermetischen Abdichtung sind dabei in den Bohrungen napfförmige metallische Blechteile eingeschweißt, die die empfindlichen elektrischen Messelemente hermetisch dicht verschließen. Dadurch wird hauptsächlich verhindert, dass Feuchtigkeit und andere korrodierende Schmutzpartikel mit den empfindlichen Messelementen in Berührung kommen, so dass eine langlebige Wägezelle geschaffen wurde. Diese Wägezelle ist zwar stabförmig und mit weitgehend flachen Aussenflachen ausgestattet, wobei sich aber insbesondere auf der horizontal verlaufenden Deckfläche Lebensmittel- oder Flüssigkeitsreste absetzen können, die in Verbindung mit Feuchtigkeit zur Vermehrung von Bakterien oder Viren neigen. Desweiteren konnten auch in den napfformigen Vertiefungen Schmutz- und Lebensmittelbestandteile anhaften, die nur schwer zu reinigen sind, und in denen sich Pilze und Bakterien bilden könnten. Deshalb ist eine derartige auch hermetisch abgedichtete Wagezelle in aseptischen Bereichen nach einschlägigen Hygienevorschriften oft nicht einsetzbar.

Aus der DE OS 37 15 572 ist eine Wägezelle für eine elektromechamsche Plattformwaage bekannt, die im wesentlichen aus einem zylindrischen Rundstab besteht, von dem zumindest rieselfähige Lebensmittel und Flüssigkeiten mittels

Schwerkraft ablaufen würden. Dabei ist eine Seite des Biegestabes mittels zweier Schrauben am Waagengehäuse befestigt, während das gegenüberliegende Ende als abgeflachter Rundstab mit der Wägeplattform in Verbindung steht, wobei die Gewichtskraft quer zur Längsrichtung einleitbar ist.

Allerdings dürften bei dieser Wägezelle auf der Oberflache des Biegestabes zur Erzeugung der elektrischen Messsignale die Dehnungsmessstreifen appliziert sein, so dass eine derartige Wägezelle nicht mit wässπgen Reinigungsmitteln gesäubert werden kann und deshalb in der Lebensmittelindustrie oder in aseptischen Bereichen nicht immer einsetzbar ist.

Eine weitere Wägezelle mit zylinderförmigem horizontal angeordneten Gehäuse ist aus der DE OS 28 18 140 bekannt, die gegenüber Fremdeinflüssen vollkommen geschützt sein soll. Dabei ist im Gehäusekörper ein horizontaler runder Stab angeordnet, der in einem freitragenden Rohr an dessen einem Endbereich befestigt ist. An dem freitragendem Rohr sind auf dessen äußerer Mantelfläche Dehnungsmessstreifen appliziert, die bei einer vertikalen Krafteinleitung in den Endpunkt des Stabes eine Dehnung auf der äußeren Mantelfläche des Rohres erzeugen. Dabei ist das freitragende Rohr von einer zylinderförmigen Verschlußhülse als Gehäuseteil hermetisch dicht verschlossen. Allerdings wird die Krafteinleitung über einen Schraubbolzen in einer mindestens nach unten offenen Kammer ausgeführt, in der eine Krafteinleitungsöse den Stab umgreift, der in dieser offenen Kammer beweglich geführt ist. Da diese Kammer nicht hermetisch verschlossen ist, können darin Schmutz und Flüssigkeitsreste eindringen, die kaum entfernbar sind, so dass diese Wägezelle im Kontakt mit Lebensmitteln nicht verwendbar ist.

Aus der EP 1 698 871 Al ist ein Einbausatz für eine Wägezelle vorbekannt, der insbesondere im Bereich der chemischen und pharmazeutischen, der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie einsetzbar ist. Dabei enthält dieser Einbaussatz eine vertikal angeordnete Wägezelle, die zwischen zwei parallelen horizontal angeordneten Montageplatten angeordnet ist. Als Krafteinleitungs- und Kraftausleitungselemente sind offensichtlich zwei runde Druckstücke vorgesehen, zwischen denen die Wägezelle angeordnet ist. Die Wägezelle ist dabei in einem runden, konisch verlaufenden Gehäuse verschlossen angeordnet, das so in die Druckstücke eingreift oder diese umfasst, dass dieser Einbausatz gut reinigbar ist und offensichtlich wenig Spalten und Hohlräume besitzt, in denen sich Bakterien, Viren und Pilze bilden können. Allerdings sind hierbei die Druckstücke als Krafteinleitungs- oder Kraftausleitungselemente nur lose mit der Wägezelle verbunden, so dass eine derartige Wägezelle nur vertikal einbaubar und auch nicht fest mit der Waage verbunden werden kann, so dass stets noch ein Einbausatz zusätzlich benötigt wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hermetisch dichte Wägezelle so weiterzuentwickeln, dass diese leicht zu reinigen ist und keine Spalten, Vertiefungen und waagerechte Flächenteile enthält, in und auf denen sich Rückstände, Schmutz, Bakterien, Viren oder Pilze festsetzen oder vermehren können, so dass sie auch in aseptischer Umgebung, insbesondere in Anlagen zur Lebensmitteverarbeitung einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegeben Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .

Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie wegen der horizontalen Einbaulage auch nur vertikal abfallende Flächenteile aufweist, so dass alle damit in Verbindung kommenden Lebensmittel,

Kosmetika- oder Pharmabestandteile sich nur schwer festsetzen können, wodurch eine Pilz-, Viren- oder Bakterienbildung weitgehend verhindert wird.

Durch die verschweißte Kapselung der Wägezelle ist diese auch gut mit wässrigen Lösungen reinigbar und desinfizierbar, so dass derartige Wägezellen vorteilhafterweise auch im aseptischen Bereich einsetzbar sind. Bei einer besonderen Ausfuhrungsart der Erfindung ist vorgesehen, dass Kraftmesselement als Doppelbiegebalken auszubilden, mit dem vorteilhafterweise sehr hohe Messgenauigkeiten erzielbar sind Mit derartigen Wagezellen sind deshalb vorteilhafterweise auch eichpflichtige Waagen herstellbar

Bei einer anderen besonderen Ausfuhrungsart besteht die gesamte Wagezelle aus einem hochfesten rostfreien Edelstahl, so dass eine derartige Wagezelle auch bei hoher

Luftfeuchtigkeit und aggressiven Umgebungseinflüssen verwendbar ist und deshalb eine sehr langlebige Ausfuhrung darstellt, die auch von den meistens Chemikalien oder pharmazeutischen Grundstoffen nicht angegriffen wird. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, die geschlossenen

Ringelemente umlaufend so zu verjungen, dass sie Membranen bilden, wodurch vorteilhafterweise ein rundum gekapseltes Messelement entsteht, das nach aussen glatte abgerundete gut reinigbare Oberflachen aufweist, ohne eine nennenswerte Kraftnebenschlußwirkung auf das eigentliche Messelement auszuüben Wodurch gleichzeitig auch eine hohe Messgenauigkeit gewahrleistet wird.

Durch die spezielle nahezu zylindrische Ausfuhrung der Krafteinleitungs- und Kraftausleitungselemente wird vorteilhafterweise eine Ausfuhrung erreicht, die m flachen Plattformwaagen einsetzbar ist Dabei sind die Krafteinleitungs- und Kraftausleitungselemente mit parallelen vertikalen oder parallelen horizontalen Befestigungsflachen ausgestattet, so dass sie vorteilhafterweise eine horizontale oder vertikale Befestigung erlauben.

Bei einer weiteren besonderen Ausfuhrung ist zusatzlich noch vorgesehen, die Wagezelle mit einer Schutzschicht zu versehen, die eine schwer anhaftbare Oberflache aufweist, so dass damit in Berührung kommende rieseiförmige oder flüssige Materialien ohne Rückstände abfließen und so auch ohne nennenswerte Reinigungsmaßnahmen eine Keimbildung insbesondere von Krankheitskeimen verhindert wird.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine hermetisch dichte Wagezelle mit vertikalen Befestigungsflächen, und

Fig. 2: eine hermetisch abgedichtete Wägezelle mit horizontalen Befestigungsflachen.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine hermetisch abgedichtete

Wägezelle dargestellt, die rotationssymmetrisch ausgebildet ist, wobei in Längsrichtung zwischen dem Krafteinleitungs- 1 und Kraftausleitungselement 2 ein Doppelbiegebalken 3 angeordnet ist, der durch zwei an seinen Endbereichen vorgesehenen Ringelementen 5, 6 und einer damit verschweißten Rohrhülse 4 verschlossen ist, wobei die Ringelemente 5, 6 konzentrisch umlaufende Dünnstellen als Membrane 7, 8 enthalten, die die Rohrhülse 4 biegeweich mit dem Krafteinleitungs- 1 und dem Kraftausleitungselement 2 und den Doppelbiegebalken 3 verbinden.

Die Wägezelle besteht im Grunde aus einem zentralen Längskörper, aus dem das Krafteinleitungselement 1, das Kraftausleitungselement 2, der Doppelbiegebalken 3 und die beiden Ringelemente 5, 6 herausgearbeitet sind. Der

Längskörper besteht dabei vorzugsweise aus einem hochwertigen rostfreien biegeelastischen Edelstahl, über dem im fertigen Zustand die Rohrhulse 4 gestülpt und mit den beiden Ringelementen 5, 6 luftdicht verschweißt wird. Bei einer Wägezelle mit 10 kg Nennlast ist der zentrale Längskörper vorzugsweise 120 mm lang und etwa 40 mm im Durchmesser Zwischen dem Krafteinleitungselement 1 und dem Kraftausleitungselement 2 ist der Doppelbiegebalken 3 angeordnet, der einen quaderförmigen Mittelteil 14 enthalt Symmetrisch zu einer Langsachse 9 und einer Querachse 10 ist im Mittelteil 14 eine horizontale Aussparung 11 vorgesehen, die durch vier horizontale Bohrungen einen kleeblattartigen Querschnitt aufweist Dadurch entstehen an den beiden parallelen horizontalen Deckflachen des Mittelteils 14 als Biegefedern ausgebildete Stege 12, auf denen vorzugsweise acht Dehnungsmessstreifen appliziert sind, die bei einer vertikalen Kraftbelastung ein elektrisches Signal erzeugen, das der eingeleiteten Gewichtskraft F proportional ist

An den beiden Enden des Mittelteils 14 sind zwei verjungende runde Verbindungsstucke 13, 16 angebracht, die den Doppelbiegebalken 3 an der einen Seite mit dem Kraftemleitungselement 1 und an der gegenüberliegenden Seite mit dem Kraftausleitungselement 2 verbinden. Etwa in der Mitte jedes des axialen Verbindungsstucks 13, 16 ist quer zur

Langsachse 9 jeweils ein Ringelement 5, 6 angebracht, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser der Rohrhulse 4 entspricht und großer ist als der Durchmesser des Kraftemleitungselements 1 und des Kraftausleitungselements 2 und vorzugsweise ca. 39 mm betragt. Die beiden Ringelemente 5, 6 sind auf der dem Doppelbiegebalken 3 zugewandten Ringflache konzentrisch konkav verjungt und bilden dadurch eine konzentrisch umlaufende erste 7 und zweite Membran 8, deren Dicke vorzugsweise 0,3 mm betragt.

Im Anschluss an die runden Verbindungsstucke 13, 16, die vorzugsweise einen Durchmesser von 16 mm aufweisen, sind m axialer Richtung seitlich neben dem ersten Verbindungsstuck 16 das Krafteinleitungselement 1 und das Kraftausleitungselement 2 angebracht, die sich beide durch eine umlaufende Nut 21 nach aussen kegelförmig auf vorzugsweise 38 mm Durchmesser erweitern, um dann in eine zylindrische Form von ca. 16 mm Lange überzugehen, die dann m einer flachen Stirnfläche 17 als vertikale Befestigungsfläche endet. Dabei sind sowohl das Krafteinleitungselement 1 als auch das Kraftausleitungselement 2 in ihrer äusseren Form identisch ausgebildet und beide symmetrisch zur Längs- 9 und Querachse 10 angeordnet. Im Kraftausleitungselement 2 ist in Längsrichtung noch eine zentrale Längsbohrung 22 vorgesehen, die mindestens bis zur Aussparung 11 verläuft und in der die Anschlußleitungen für die Dehnungsmessstreifen geführt sind. Deshalb ist in dem Kraftaufnahmeelement 2 noch ein Anschlusskabel 18 abgedichtet befestigt, in dem die Anschlussleitungen nach aussen abgedichtet geführt sind.

Zur Befestigung der Wägezellen an einem Waagengestell sind auf der Stirnfläche 17 des Kraftausleitungselements 2 noch zwei horizontale Gewindebohrungen 19 angebracht und zur Befestigung einer Wägeplattform sind ebenfalls an der Stirnfläche des Krafteinleitungselements 1 zwei gleichartige Gewindebohrungen 19 vorgesehen. Dabei stellen die beiden parallelen Stirnflächen 17 vertikale Befestigungsflächen dar, so dass derartige Wägezellen nicht nur für Plattformwaagen, sondern auch für jegliche andere Wägevorrichtungen einsetzbar sind, bei denen die Gewichtskraft F senkrecht zur Längsachse 9 in die Stirnfläche 17 der Wägezelle emleitbar ist.

Nach der Applizierung und Verdrahtung der Dehnungsmessstreifen wird der Doppelbiegebalken mittels einer ύbergeschobenen Rohrhülse 4 durch eine Verschweißung mit den Ringelementen 5, 6 hermetisch verschlossen. Die Rohrhülse 4 besteht dabei vorzugsweise auch aus einem hochfesten rostfreien Edelstahl, deren Länge dem Abstand zwischen den beiden Ringelementen 5 entspricht und mit dessen radialen Außenkanten luftdicht verschweißt wird. Die Rohrhülse 4 ist dabei biegesteif ausgebildet, wobei deren aussere Mantelflache nur eine geringe vorgegebene Rauhigkeit aufweist, die vorzugsweise durch eine Elektropolierung herstellbar ist, so dass diese eine gut ablaufende und leicht zu reinigende Oberfläche besitzt

In Fig 2 der Zeichnung ist eine alternative Ausfuhrung einer Wagezelle dargestellt, die sich lediglich in der Ausbildung des Kraftemleitungselements 1 und des Kraftausleitungselements 2 von der Wagezelle nach Fig 1 der Zeichnung unterscheidet. Dabei ist die Wagezelle nach Fig 2 der Zeichnung für eine horizontale Befestigung in einer Wagevorrichtung vorgesehen. Deshalb sind auf der zylinderförmigen Oberflache des Kraftemleitungselements 1 oben eine Abflachung 23 und bei dem Kraftausleitungselement 2 unten eine Abflachung23 als plane horizontale

Befestigungsflache 20 vorgesehen, m die jeweils zwei Gewindebohrungen 19 quer zur Langsachse 9 eingebracht sind. Dadurch kann sich die Wagezelle mit der Abflachung 23 an dem Kraftausleitungselement 2 unten an einem Waagengestell abstutzen und auf der Abflachung 23 oben kann direkt eine

Wageplattform horizontal befestigt werden. Bei entsprechend angepassten Befestigungselementen an der Wageplattform und dem Waagengestell konnten die Krafteinleitungselemente 1 und Kraftausleitungselemente 2 aber auch ohne Abflachung zylindrisch ausgebildet sein Deshalb sind beide Ausfuhrungen der Wagezellen im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und vorzugsweise für einen horizontalen Einbau vorgesehen.

Durch die Abdeckung der flachen oder abgeflachten

Befestigungsflachen 17, 20 durch Befestigungselemente der Wagevorrichtung besitzen beide Ausfuhrungen nur nach unten geneigte abgerundete Oberflachen, an denen rieselfahige oder flussige Guter nach unten ablaufen können Da die gesamten Oberflachen der Wagezellen vorzugsweise nur mit einer geringen Rauhigkeit ausgeführt werden, keine Hinterschneidung und keine engen Spalten aufweisen, können daran kaum rieselfähige Güter oder Flüssigkeiten anhaften. Bei einer weiteren Ausführung ist noch vorgesehen, die Wägezellen zusätzlich mit einer schwer anhaftenden Oberflächenbeschichtung zu versehen wie z. B. Polytetraflouretylen (Teflon) , wodurch eine Anhaftung zusätzlich verhindert und die Reinigungsmöglichkeit verbessert wird. Deshalb sind derartige Wägezellen vorzugsweise in der Lebensmittelversorgung einsetzbar, wobei jegliche Keimbildung insbesondere der Krankheitskeime oder deren Vermehrung verhindert werden muss .

Durch die Herstellung der Wägezellen aus Edelstahl und die Verkapselung des Doppelbiegebalkens durch die Verschweißung der Rohrhülse 4 mit den Edelstahlringelementen 5, 6 wird ein Eindringen von keimbildenden Stoffen absolut verhindert, so das derartige Wägezellen auch in aseptischen Bereichen einsetzbar sind. Dabei wird insbesondere durch die beiden Membranen 7, 8 an den Ringflächen eine Entkopplung der eingeleiteten Gewichtskraft F erreicht, so dass nahezu keine Kraftnebenschlußkopplung zur biegesteifen Rohrhülse 4 auftritt, so dass eine hohe Messgenauigkeit erreichbar ist. Mit derartigen Wägezellen sind deshalb auch hochgenaue eichfähige Waagen herstellbar.