Wägezelle und Verfahren zum Abdichten einer Wägezelle

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Wägezelle mit einem in einem Gehäuse angeordneten Wägesystem, einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Lastaufnehmer, der über eine Aufnehmerachse mit dem Wägesystem verbunden ist, und mit einer Abdichtung durch die der Durchlass des Gehäuses für die Aufnehmerachse während eines Wägevorganges in geöffnetem Zustand haltbar ist und während eines Reinigungsvorganges abdichtbar ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Abdichten einer Wägezelle mit einem in einem Gehäuse angeordneten Wägesystem, einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Lastaufnehmer, der über eine Aufnehmerachse mit dem Wägesystem verbunden ist, und mit einer Abdichtung durch die der Durchlass des Gehäuses für die Aufnehmerachse während und/oder nach einem Reinigungsvorgang gegen den Eintritt von Flüssigkeit und/oder Schmutz abgedichtet wird. Stand der Technik

Für Wägezellen in der Pharmaindustrie wird zunehmend eine Reinigbarkeit bzw. Desinfektion oder Sterilisation mit heißen Flüssigkeiten und eine Trocknung mit warmer bis heißer Luft verlangt .

Es sind verschiedene technische Lösungen zur Abdichtung der Aufnehmerachse gegenüber dem Gehäuse bei der Reinigung bekannt, um das Eindringen des Reingungsmediums zu verhindern. So ist beispielsweise aus der EP 1 302 757 Bl eine Abdichtung in Form einer Labyrinthdichtung bekannt, die eine Einrichtung mit einer reifenförmigen Ausgestaltung aufweist, die mittels Druckänderungen eines zugeführten Fluids aufgeweitet und wieder verkleinert werden kann. Damit ist es möglich, während des Reinigungsvorganges bei arretiertem Lastaufnehmer das Labyrinth vollständig zu schließen.

Nachteilig bei der bekannten Abdichtung ist jedoch, dass sie einerseits relativ kompliziert aufgebaut ist und dass sie andererseits nicht verhindern kann, dass durch Anhaftung von Reinigungsflüssigkeit nach erfolgter Reinigung und Öffnung der Abdichtung Restflüssigkeit in das Gehäuse eindringen kann.

In der JP 02-213 730 AA wird ein elektromagnetisches kraftkompensierendes Wägesystem beschrieben, welches sich in einem mit Schutzgas gefüllten Gehäuse befindet, wobei der Innendruck des Gehäuses geringfügig höher ist als der atmosphärische Druck. Dies wird erreicht, indem der Durchlass für die Kraftübertragung in das Gehäuse mittels einer Faltenbalgdichtung abgedichtet wird. Durch die waagerechte Anordnung dieser Faltenbalgdichtung wird verhindert, dass die Höhe des Überdruckes im Gehäuse einen Einfluss auf das Wägeergebnis hat. Nachteilig an dieser Lösung ist der Umstand, dass Faltenbalgdichtung eine permanente Verbindung zwischen Wägesystem und Gehäuse und somit einen Kraftnebenschluss darstellt. Dieses ist insbesondere bei niederlastigen Waagen mit höherer Auflösung von Nachteil. Der Kraftnebenschluss äußert sich durch Hysterese und Kriechen.

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Wägezelle und ein Verfahren zum Abdichten einer Wägezelle anzugeben, die eine vollständige Abdichtung ermöglichen. Darlegung der Erfindung

Diese Aufgabe wird bezüglich der Wägezelle in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass ein in das Gehäuse hineinführender Lufteinlass vorgesehen ist, über den von einer Druckerzeugungsvorrichtung ein Gas zur Erzeugung eines Überdruckes in das Gehäuse leitbar ist.

Durch den im Gehäuse herrschenden Überdruck wird nach dem Öffnen der Abdichtung relativ einfach und zuverlässig verhindert, dass Restflüssigkeit oder Staub in das Gehäuse eindringen können. Das Gas kann dabei auch aus einer Druckluftleitung zugeführt werden, die mit einer externen Druckerzeugungsvorrichtung verbunden ist. Es ist sogar möglich, während des Messvorganges den Überdruck im Gehäuse aufrecht zu erhalten. Notwendig ist dabei lediglich eine gleichmäßige Regelung des Druckes, bei der ggf. Korrekturwerte berücksichtigt werden können.

Der Fachmann war bisher bestrebt, auch die Wägezellen, die in insbesondere zur Verwendung in automatisierten Anlagen vorgesehen sind, in ihrem Wägesystem frei von Luftströmungen zu halten. Der Fachmann war dieser Vorstellung so verhaftet, dass er beispielsweise zur Kühlung lediglich versucht hat, die Wägezellen mittelbar über Kühlkörper von außen zu kühlen (siehe EP 1 925 922 Al und EP 1 396 711 Bl) .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gas aus einem aus dem Gehäuse herausführenden Luftauslass ableitbar. Durch unterschiedliche Querschnitte von Lufteinlass und Luftauslass lässt sich dabei im Gehäuse ein gewünschter Überduck erreichen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Gas zur Erzeugung eines Überdruckes Luft genutzt, die beispielsweise über einen Filter gefiltert wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Gehäuse zur Drucküberwachung ein Drucksensor angeordnet, der mit einer Regel- und Steuereinheit der Druckerzeugungsvorrichtung zur Steuerung des Druckes in Verbindung steht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Lufteinlass und/oder im Luftauslass ein regelbares Ventil vorgesehen, das von der Regel- und Steuereinheit gesteuert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Luftauslass als ein Überdruckventil ausgebildet. Dadurch wird sichergestellt, dass ein die Wägezelle schädigender Überdruck nicht erreicht werden kann.

Der Volumenstrom des durch das Gehäuse geleiteten Gases ist ebenfalls über die Regel- und Steuereinheit regelbar.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Austritt von Gas aus dem Gehäuse zumindest teilweise über den Durchlass des Gehäuses für die Aufnehmerachse des Lastaufnehmers .

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein erster Temperatursensor zur Überwachung der Ablufttemperatur dem Luftauslass benachbart angeordnet. Ein zweiter Sensor kann dabei zur Überwachung der Temperatur des Wägesystems mit thermischem Kontakt am Wägesystem angeordnet sein. Weiterhin ist die Regel- und Steuereinheit mit Mitteln zum Temperieren des Gases verbunden. Dadurch ist es möglich, nach erfolgter Reinigung mit heißer Reinigungsflüssigkeit und nachfolgender Trocknung einen neuen Messvorgang in kürzerer Zeit durchzuführen.

Mit demselben Gas kann damit zuverlässig das Eindringen von unerwünschten Substanzen verhindert und gleichzeitig eine schnelle Abkühlung erreicht werden. Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 13 dadurch gelöst, dass zur Erzeugung eines Überdruckes in das Gehäuse ein Gas über einen Lufteinlass geleitet wird.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das Einleiten von Gas zur Erzielung eines geringen Überdrucks im Gehäuse der Wägezelle bzw. des Wägesystems keinen nachteiligen Einfluss auf die Messergebnisse zeigt. Das Eindringen von unerwünschten Substanzen nach erfolgter Reinigung wird dabei zuverlässig vermieden.

Es ist sogar möglich, während des Messvorganges einen leichten Überdruck im Gehäuse aufrecht zu erhalten. Notwendig ist dann allerdings eine gleichmäßige Regelung des Druckes, bei der Korrekturwerte ggf. im Messergebnis berücksichtigt werden können.

Der Fachmann war, wie bereits geschildert, bisher bestrebt, auch die Wägezellen, die insbesondere zur Verwendung von automatisierten Anlagen vorgesehen sind, in ihrem Wägesystem frei von Luftströmungen zu halten. Der Fachmann war dieser Vorstellung so verhaftet, dass er z.B. bei notwendiger Kühlung lediglich versucht hat, die Wägezellen mittelbar über Kühlkörper von außen zu kühlen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt bei geschlossener Abdichtung die Druckbeaufschlagung des Gehäuses über den Lufteinlass, wobei ein zusätzlich vorhandener Luftauslass geschlossen ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Erzeugung des Überdrucks der Strömungswiderstand am Lufteinlass kleiner eingestellt als der Strömungswiderstand am Luftauslass und/oder am Gehäusedurchlass .

Nach dem Öffnen der Abdichtung wird das Gas zumindest teilweise aus dem Gehäuse über den Durchlass des Gehäuses für die Aufnehmerachse des Lastaufnehmers abgeleitet. Dadurch wird insbesondere nach dem Öffnen der Abdichtung, also nach erfolgter Reinigung, das Eindringen von Restflüssigkeit in das Gehäuse zuverlässig verhindert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Druck im Gehäuse von der Steuer- und Regeleinrichtung in Abhängigkeit von dem Signal des Drucksensors gesteuert.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Überdruck im Gehäuse während der Wägung auf einen vorgegebenen niedrigen Wert geregelt. Durch die Regelung auf einen vorgegebenen Wert können ggf. Korrekturwerte berücksichtigt werden. Dabei kann auch während der Wägung das Eindringen von unerwünschten Substanzen zuverlässig verhindert .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das verwendete Gas temperiert und/oder gefiltert und/oder mit einer vorgegebenen Feuchtigkeit vorgehalten. Damit kann das verwendete Gas gleichzeitig zur Temperierung bzw. Kühlung des Messsystems nach erfolgter Reinigung genutzt werden. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1: eine schematische Seitenansicht einer Wägezelle,

Figur 2: eine schematische Seitenansicht einer Wägezelle mit einer Regel- und Steuereinheit und

Figur 3: die Wägezelle von Figur 1 mit geschlossener Abdichtung im Ausriss.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die Wägezelle 1 besteht im Wesentlichen aus einem Lastaufnehmer 2, einem Gehäuse 3, einem Wägesystem 4 und einer Druckerzeugungsvorrichtung 5. Der außerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Lastaufnehmer 2 ist über eine Aufnehmerachse 6 mit dem in dem Gehäuse 3 angeordneten Wägesystem 4 verbunden. Das Gehäuse 3 weist einen Durchlass 7 auf, durch den die Aufnehmerachse 6 das Gehäuse 3 durchdringt und der durch eine Abdichtung 8 während eines Reinigungsprozesses abdichtbar ist.

Das Gehäuse 3 weist in einem ersten Bereich einen Lufteinlass 9 und in einem zweiten Endbereich einen Luftauslass 10 auf. Über den Lufteinlass 9 ist ein Gas, im Ausführungsbeispiel Luft, von der Druckerzeugungsvorrichtung 5 in das Gehäuse 3 hinein- und über den Luftauslass 10 herausführbar.

Die Druckerzeugungsvorrichtung 5 weist eine Regel- und Steuereinheit 11 auf. Im Gehäuse 3 ist ein Drucksensor 12 angeordnet, der über eine Signalleitung 13 mit der Regel- und Steuereinheit 11 verbunden ist. Ein erster Temperatursensor 14 ist dem Luftauslass 10 im Gehäuse 3 benachbart angeordnet. Ein zweiter Temperatursensor 15 ist mit thermischem Kontakt am Wägesystem 4 angeordnet. Über weitere Signalleitungen 13 sind die Temperatursensoren 14, 15 mit der Regel- und Steuereinheit 11 verbunden. Dem Lufteinlass 9 ist ein regelbares Ventil 16 vorgelagert, das über eine Steuerleitung 17 mit der Regel- und Steuereinheit 11 verbunden ist.

, Zur Erzeugung eines Überdruckes in dem Gehäuse 3 wird in Abhängigkeit von dem an dem Drucksensor 12 gemessenen Druck Gas bzw. im Ausführungsbeispiel Luft über den Lufteinlass 9 und dem Luftauslass 10 geleitet. Zur Erzeugung des Überdrucks wird über das regelbare Ventil 16 von der Regel- und Steuereinheit 11 der Strömungswiderstand am Lufteinlass 9 kleiner eingestellt als der Strömungswiderstand am Luftauslass 10 und/oder am Durchläse 7 des Gehäuses 3. Nach dem Öffnen der Abdichtung 8 wird das Gas bzw. die Luft zumindest teilweise aus dem Gehäuse 3 über den Durchlass 7 des Gehäuses 3 für die Aufnehmerachse 6 des Lastaufnehmers 2 abgeleitet.

Der Druck im Gehäuse 3 wird von der Regel- und Steuereinheit 11 in Abhängigkeit von dem Signal des Drucksensors 12 gesteuert. Dabei wird der Druck bzw. Überdruck im Gehäuse 3 während der Wägung auf einen vorgegebenen Wert geregelt.

Die Druckerzeugungsvorrichtung 5 weist weiterhin ein Mittel 18 zum Temperieren des Gases auf, das beispielsweise als Wärmetauscher oder als Peltier-Element ausgebildet sein kann. Die Druckerzeugungsvorrichtung 5 weist zudem einen Filter 19 auf, über den angesaugte Luft gefiltert wird. Dem regelbaren Ventil 16 ist ein Ventilator 20 vorgelagert, über den die Luft angesaugt und gefördert werden kann. Der Ventilator 20 ist ebenfalls über eine Steuerleitung 17 mit der Regel- und Steuereinheit 11 verbunden.

Das durch das Gehäuse 3 geleitete Gas kann in Abhängigkeit von dem Signal des ersten Temperatursensors 14 und des zweiten Temperatursensors 15 temperiert, d.h. meist gekühlt, werden. Der Temperiervorgang wird durch die Regel- und Steuereinheit 11 gesteuert.

Die Abdichtung 8 besteht im Wesentlichen aus einem dem Gehäuse 3 zugewandten rückwärtigen Dichtrand 21, der bei geschlossener Abdichtung (siehe Fig. 3) , also in einer Spülstellung, gegen eine Anschlagfläche 22 des Gehäuses 3 dichtend angedrückt wird.

Bezugs zeichenliste

1 Wägezelle

2 Lastaufnehmer

3 Gehäuse

4 Wägesystem

5 Druckerzeugungsvorrichtung

6 Aufnehmerachse

7 Durchlass

8 Abdichtung

9 Lufteinlass

10 Luftauslass

11 Regel- und Steuereinheit

12 Drucksensor

13 Signalleitung

14 erster Temperatursensor

15 zweiter Temperatursensor

16 regelbares Ventil

17 Steuerleitung

18 Mittel zum Temperieren

19 Filter

20 Ventilator

21 rückwärtiger Dichtrand

22 Anschlagfläche