[001] A presente invenção refere-se a uma célula de pesagem, de preferência, para uma balança de plataforma asséptica.
[002] Células de pesagem são formas especiais dos receptores de força e previstas para formação de dispositivos de pesagem. Esses dispositivos de pesagem frequentemente também são usados no abastecimento de alimentos, de modo que, muitas vezes, eles precisam satisfazer normas de higiene. Por esse motivo, nas células de pesagem, usadas nesse caso, também é necessário que as mesmas estejam formadas de tal modo que nas superfícies das mesmas não possam acumular-se sujeira e restos de alimentos ou que pelo menos possam ser removidos facilmente. Além disso, em células de pesagem desse tipo frequentemente encontram-se superfícies horizontais, fendas e cavidades que praticamente não são acessíveis e, por esse motivo, só podem ser limpas com dificuldade, onde, então, podem fixar-se bactérias, vírus e fungos. Por esse motivo, no uso de células de pesagem em muitos setores da indústria química, farmacêutica, cosmética e de alimentos é necessário que as mesmas sejam fáceis de ser limpas e, se possível, não apresentem áreas de superfície, sobre as quais sujeira, restos de alimentos, substâncias químicas, bactérias, vírus e fungos podem fixar-se, penetrar ou formar-se.
[003] Um receptor de quantidade a ser pesada hermeticamente estanque, que representa uma célula de pesagem, é conhecido do documento DE 10 2004 047 508 B3, que está formado como travessão, que pode ser montado horizontalmente. Esse travessão consiste em uma parte de introdução de força e uma parte de saída de força, entre as quais está disposto um elemento de medição de força. Nesse caso, o elemento de medição de força consiste em uma mola de flexão, que foi produzida por dois furos transversais horizontais, em sentidos conPetição 870190027861, de 22/03/2019, pág. 9/35
2/10 trários, na parte de travessão central e que são aplicados como receptores de força de cisalhamento nos medidores de tensão medidores de tensão dos dois lados, que, no caso, de uma carga de peso, geram um sinal elétrico proporcional. Para a vedação hermética, nesse caso, estão soldadas nos furos partes de chapa metálicas, em forma de copo, que fecham com vedação hermética os elementos de medição elétricos, sensíveis. Desse modo, é impedido, principalmente, que umidade e outras partículas de impurezas corrosivas entrem em contato com os elementos de medição sensíveis, de modo que foi criada uma célula de pesagem com longa vida útil. Mas, essa célula de pesagem é em forma de barra e dotada de superfícies externas substancialmente planas, sendo que, particularmente sobre a superfície de cobertura estendida horizontalmente, podem depositar-se restos de alimentos ou líquidos, que, em conexão com umidade, tendem à multiplicação de bactérias ou vírus. Além disso, nas cavidades em forma de copo podem aderir componentes de sujeira e alimentos, que só podem ser limpados com dificuldade, e nos quais podem formar-se fungos e bactérias. Por esse motivo uma célula de pesagem desse tipo, mesmo hermeticamente vedada, de acordo com normas de higiene correspondentes, muitas vezes não pode ser usada em setores assépticos. [004] Do documento DE OS 37 15 572 é conhecida uma célula de pesagem para uma balança de plataforma eletromecânica, que consiste, substancialmente, em uma barra redonda cilíndrica, da qual podem escorrer alimentos e líquidos fluentes por meio de força de gravidade. Nesse caso, um lado do travessão está fixado por meio de dois parafusos na carcaça de balança, enquanto a extremidade oposta está em conexão com a plataforma de pesagem como barra redonda achatada, sendo que a força do peso pode ser introduzida transversalmente à direção longitudinal. No entanto, nessa célula de pesagem, tiras de edição de extensão podem estar aplicadas sobre a superfície
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3/10 do travessão, para geração dos sinais de medição elétricos, de modo que uma célula de pesagem desse tipo não pode ser limpa com agentes de limpeza aquosos e, por esse motivo, nem sempre pode ser usada na indústria de alimentos ou em setores assépticos.
[005] Uma outra célula de pesagem, com carcaça cilíndrica disposta horizontalmente é conhecida do documento DE OS 28 18 140, que deve estar completamente protegida em relação a influências estranhas. Nesse caso, está disposta no corpo de carcaça uma barra redonda, horizontal, que está fixada em um tubo cantilever, em uma região terminal do mesmo. No tubo cantilever estão aplicadas sobre a área de superfície externa do mesmo medidores de tensão, que a uma introdução de força vertical no ponto terminal da barra, produzem um alongamento sobre a área de superfície externa do tubo. Nesse caso o tubo cantilever está fechado de modo hermeticamente estanque por uma cápsula de fechamento cilíndrica como parte de carcaça. No entanto, a introdução de força é realizada através de um pino roscado em uma câmara, aberta pelo menos para baixo, na qual um olhal de introdução de força circunda a barra, que nessa câmara aberta está guiada de modo móvel. Como essa câmara não está fechada hermeticamente, podem penetrar na mesma sujeira e restos de líquido, que praticamente não podem ser removidos, de modo que essa célula de pesagem não pode ser usada em contato com alimentos.
[006] Do documento EP 1 698 871 A1 já é conhecido um conjunto de montagem para uma célula de pesagem, que pode ser usada, particularmente, no setor da indústria química e farmacêutica, de alimentos e cosméticos. Nesse caso, esse conjunto de montagem contém uma célula de pesagem disposta verticalmente, que está disposta entre duas placas de montagem paralelas, dispostas horizontal. Como elementos de introdução de força e saída de força estão previstas, obviamente, duas peças de pressão redondas, entre as quais a célula de
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4/10 pesagem está disposta. A célula de pesagem está disposta, nesse caso, fechada em uma carcaça redonda, estendida conicamente, que se insere ou circunda de tal modo as peças de pressão, que esse conjunto de montagem pode ser limpado facilmente, e que obviamente possui poucas fendas e espaços ocos, nos quais podem formar-se bactérias, vírus e fungos. No entanto, nesse caso, as peças de pressão só estão conectadas de modo solto com a célula de pesagem, de modo que uma célula de pesagem desse tipo só pode ser montada verticalmente e, também, não pode ser conectada fixamente com a balança, de modo que sempre ainda é necessário, adicionalmente, um conjunto de montagem.
[007] Por esse motivo, a invenção tem por base a tarefa de aprimorar uma célula de pesagem vedada hermeticamente, de tal modo que a mesma seja fácil de ser limpa e não contenha fendas, cavidades e partes de superfície horizontais, nas quais e sobre as quais podem fixar-se ou multiplicar-se resíduos, sujeira, bactérias, vírus ou fungos, de modo que ela também possa ser usada em ambiente asséptico, particularmente em instalações para processamento de alimentos.
[008] Essa tarefa é solucionada pela invenção. Aprimoramentos e exemplos de modalidades vantajosas da invenção estão indicados nas concretizações.
[009] A invenção tem a vantagem de que, devido à posição de montagem horizontal, ela também só apresenta partes de superfície que descem verticalmente, de modo que todos os alimentos ou componentes de cosméticos ou fármacos, que entram em contato, só conseguem fixar-se dificilmente, com o que é impedida, extensivamente, uma formação de fungos, vírus ou bactérias.
[0010] Pelo encapsulamento soldado da célula de pesagem, a mesma também pode ser facilmente limpa e desinfetada com soluções aquosas, de modo que células de pesagem desse tipo também podem
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5/10 ser vantajosamente usadas no setor asséptico.
[0011] Em uma modalidade especial da invenção está previsto que o elemento de medição de força seja formado como travessão duplo, com o qual, vantajosamente, podem ser obtidas precisões de medição muito altas. Com células de pesagem desse tipo, devido a isso, também podem ser produzidas, vantajosamente, balanças de calibragem obrigatória.
[0012] Em uma outra modalidade especial, toda a célula de pesagem consiste em um aço fino inoxidável, altamente resistente, de modo que uma célula de pesagem desse tipo também pode ser usada a uma umidade do ar alta e influências agressivas do ambiente e, por esse motivo, representa uma modalidade com uma longa vida útil, que também não é atacada pela maioria das substâncias químicas ou materiais básicos farmacêuticos. Nesse caso, é particularmente vantajoso adelgaçar perifericamente os elementos anulares fechados, de tal modo que eles formem membranas, com o que é formado, vantajosamente, um elemento de medição encapsulado em toda a volta, que apresenta externamente superfícies arredondadas, lisas, que são fáceis de limpar, sem exercer um efeito secundário de força digno de menção sobre o elemento de medição em si. Com o que, simultaneamente, também é garantida uma alta precisão de medição.
[0013] Pela modalidade especial, praticamente cilíndrica, dos elementos de introdução de força e saída de força, é obtida, vantajosamente, uma modalidade, que pode ser usada em balanças de plataforma planas. Nesse caso, os elementos de introdução de força e de saída de força estão equipados com superfícies de fixação verticais paralelas ou horizontais paralelas, de modo que eles permitem, vantajosamente, uma fixação horizontal ou vertical.
[0014] Em uma outra modalidade especial, adicionalmente ainda está previsto dotar a célula de pesagem de uma camada protetora,
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6/10 que apresenta uma superfície de difícil aderência, de modo que materiais líquidos ou fluentes, que entram em contato com a mesma, escorrem sem resíduos e, desse modo, também é impedida, sem medidas de limpeza dignas de menção, uma formação de germes, particularmente de germes patogênicos.
[0015] A invenção é explicada mais detalhadamente por meio de um exemplo de modalidade, que está representado no desenho. Mostram:
[0016] Figura 1: uma célula de pesagem vedada hermeticamente, com superfícies de fixação verticais, e [0017] Figura 2: uma célula de pesagem vedada hermeticamente, com superfícies de fixação horizontais.
[0018] Na figura 1 do desenho está representada uma célula de pesagem vedada hermeticamente, que está formada de modo rotacionalmente simétrico, sendo que na direção longitudinal entre o elemento de introdução de força 1 e o elemento de saída de força 2 está disposto um travessão duplo 3, que está fechado por dois elementos anulares 5, 6, previstos em suas regiões terminais, e uma luva de tubo 4 conectada com os mesmos,sendo que os elementos anulares 5, 6 contêm pontos finos concentricamente circundantes como membrana 7,8, que conectam a manga de tubo 4 de modo flexivelmente macio com o elemento de introdução de força 1 e o elemento de saída de força 2 e o travessão duplo 3.
[0019] A célula de pesagem consiste, no fundo, em um corpo longitudinal central, do qual são trabalhados o elemento de introdução de força 1, o elemento de saída de força 2, o travessão duplo 3 e os elementos anelares 5, 6. O corpo longitudinal consiste, nesse caso, de preferência, em um aço fino elasticamente flexível, inoxidável, de alta qualidade, sobre o qual, no estado acabado, é virada a luva de tubo 4 e soldada à prova de ar com os dois elementos anelares 5, 6. Em uma
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7/10 célula de pesagem como carga nominal de 10 kg, o corpo longitudinal central tem, de preferência, 120 mm de comprimento e cerca de 40 mm de diâmetro. Entre o elemento de introdução de força 1 e o elemento de saída de força 2 está disposto o travessão duplo 3, que contém uma parte central 14 quadrada. Simetricamente a um eixo longitudinal 9 e um eixo transversal 10 está previsto na parte central 14 um entalhe 11 horizontal, que por quatro furos horizontais apresenta uma secção transversal em forma de folha de trevo. Com isso, são formadas nas duas superfícies de cobertura horizontais, paralelas, da parte central 14 nervuras 12 formadas como molas de flexão, sobre as quais estão aplicadas, de preferência, oito medidores de tensão, que a uma carga de força vertical geram um sinal elétrico, que é proporcional à força de peso F introduzida.
[0020] Nas duas extremidades da parte central 14 estão montadas duas peças de ligação 13, 16 redondas, que se adelgaçam, e que se conectam em um lado com o elemento de introdução de força 1 e no lado oposto, com o elemento de saída de força 2. Aproximadamente no centro de cada uma das peças de ligação axiais 13, 16 está montado, em cada caso um elemento anelar 5, 6, transversalmente ao eixo longitudinal 9, cujo diâmetro externo corresponde ao diâmetro interno da manga de tubo 4 e é maior do que o diâmetro do elemento de introdução de força 1 e do elemento de saída de força 2 e perfaz, de preferência,cerca de 39 mm. Os dois elementos anelares 5, 6 estão adelgaçados de modo concentricamente côncavo sobre a superfície anelar voltada para o travessão duplo 3 e, desse modo, formam uma primeira 7 e uma segunda membrana 8 concentricamente circundante,cuja espessura perfaz, de preferência, 0,3 mm.
[0021] Em conexão com as peças de ligação 13, 16 redondas, que apresentam, de preferência, um diâmetro de 16 mm, estão montados em direção axial, lateralmente ao lado da primeira peça de ligação 16,
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8/10 o elemento de introdução de força 1 e o elemento de saída de força 2, ambos os quais se alargam conicamente para fora por uma ranhura 21 circundante, para um diâmetro de, de preferência, 38 mm, para depois passar para uma forma cilíndrica, com um comprimento de cerca de mm, que depois termina em uma superfície frontal 17 plana como superfície de fixação vertical. Nesse caso, tanto o elemento de introdução de força 1 como também o elemento de saída de força 2 estão formados de modo idêntico em sua forma externa e os dois dispostos simetricamente ao eixo longitudinal 9 e ao eixo transversal 10. No elemento de saída de força 2 está previsto, ainda, em direção longitudinal um furo longitudinal 22 central, que se estende pelo menos até o entalhe 11 e no qual estão guiadas as linhas de ligação para medidores de tensão. Por esse motivo, no elemento de recepção de força 2 ainda está fixado de modo estanque um cabo de ligação 18, no qual as linhas de ligação estão guiadas, de modo estanque para o exterior. [0022] Para fixação das células de pesagem em um chassi de carro, ainda estão inseridos sobre a superfície frontal 17 do elemento de saída de força 2 dois furos roscados 19 horizontais e para fixação de uma plataforma de pesagem, também estão previstos em uma superfície frontal do elemento de introdução de força 1 dois furos roscados 19 do mesmo tipo. Nesse caso, as duas superfícies frontais 17 paralelas representam superfícies de fixação verticais, de modo que essas células de pesagem podem ser usadas não só para balanças de plataforma, mas também para quaisquer outros dispositivos de pesagem, nos quais a força de peso F pode ser introduzida na superfície frontal da célula de pesagem, perpendicularmente ao eixo longitudinal 9.
[0023] Depois da aplicação e ligação dos fios dos medidores de tensão, o travessão é fechado hermeticamente por meio de uma manga de tubo 4 por uma solda com os elementos anelares 5, 6. A luva de tubo 4 consiste, nesse caso, em um aço fino inoxidável, altamente rePetição 870190027861, de 22/03/2019, pág. 16/35
9/10 sistente, cujo comprimento corresponde à distância entre os dois elementos anelares 5, 6 e é soldada à prova de ar com as bordas externas radiais dos mesmos. A manga de tubo 4 está formada, nesse caso, de modo rígido à flexão, sendo que a área externa da mesma só apresenta uma aspereza pequena predeterminada, que, de preferência, é produzida por um polimento elétrico, de modo que a mesma possui uma superfície de escoamento e fácil de ser limpa.
[0024] Na figura 2 do desenho está representada uma modalidade alternativa de uma célula de pesagem, que apenas na formação do elemento de introdução de força 1 e do elemento de saída de força 2 se distingue da célula de pesagem de acordo com a figura 1 do desenho. Nesse caso, a célula de pesagem de acordo com a figura 2 do desenho está prevista para uma fixação horizontal em um dispositivo de pesagem. Por esse motivo, estão previstos sobre a superfície cilíndrica do elemento de introdução de força 1, em cima, um achatamento 23 e no elemento de saída de força 2, embaixo, um achatamento 23 como superfície de fixação 20 horizontal, plana, nos quais estão inseridos, em cada caso, dois furos roscados 19, transversalmente ao eixo longitudinal 9. Desse modo, a célula de pesagem pode apoiar-se, embaixo, com o achatamento 23 no elemento de saída de força 2, em um chassi de carro e sobre o achatamento 23, em cima, pode ser diretamente fixada horizontalmente uma plataforma de pesagem. Mas, a elementos de fixação adaptados de modo correspondente na plataforma de pesagem e no chassi de carro, os elementos de introdução de força 1 e os elementos de saída de força 2, também poderiam estar formados cilindricamente, sem achatamento. Por esse motivo, as duas modalidades das células de pesagem estão formadas de modo rotacionalmente simétrico e previstas, de preferência, para uma montagem horizontal.
[0025] Pelo recobrimento das superfícies de fixação 17, 20 planas
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10/10 ou achatadas por elementos de fixação do dispositivo de pesagem, as duas modalidades só possuem superfícies arredondadas, inclinadas para baixo, nas quais materiais fluentes ou líquidos podem escorrer para baixo. Como todas as superfícies das células de pesagem são realizadas, de preferência, apenas com uma aspereza pequena, não apresentam entalhes nem fendas estreitas, materiais fluentes ou líquidos praticamente não podem aderir nas mesmas. Em uma outra modalidade, ainda está previsto dotar as células de pesagem, adicionalmente, de um revestimento de superfície de difícil aderência, tal como, por exemplo, politetrafluoretileno (Teflon), com o que uma aderência é adicionalmente impedida e a possibilidade de limpeza é aperfeiçoada. Por esse motivo, células de pesagem desse tipo podem ser usadas, de preferência, no abastecimento de alimento, sendo que qualquer formação de germes, particularmente dos germes patogênicos, ou a multiplicação dos mesmos, precisa ser impedida.
[0026] Pela produção das células de pesagem de aço fino e o encapsulamento do travessão duplo pela solda da manga de tubo 4 com os elementos anelares de aço fino 5, 6, é totalmente impedida uma penetração de materiais formadores de germes, de modo que células de pesagem desse tipo também podem ser usadas em setores assépticos. Nesse caso, pelas duas membranas 7, 8 nas superfícies anelares é obtido um desacoplamento da força de peso F introduzida, de modo que praticamente não ocorre nenhum acoplamento de derivação de força na manga de tubo 4 rígida à flexão, de modo que pode ser obtida uma alta precisão de medição. Com células de pesagem desse tipo também podem ser produzidas, por esse motivo, balanças de alta precisão, aptas para calibragem.