CN101999068B - 称重传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及称重传感器，优选用于无菌平台秤，其构造成棒状并且由力导入元件、力导出元件和轴向设置在其之间的力测量元件构成。力测量元件具有弯梁，弯梁的处于内部的测量弹簧部件与施加在其上的应变片通过焊接的金属部件密封地封闭并且待测量的力能够横向于纵轴线被导入。其特征是，力导入元件、力测量元件和力导出元件沿着一纵轴线旋转对称地并且倒圆地构成，力测量元件包括不易弯曲的管式套筒，管式套筒具有设置在其中的弯梁。弯梁的端部与横向于纵轴线定向的环形元件连接，环形元件在它们的径向边缘区域上与管式套筒焊接。这些环形元件包括同心地环绕的、易弯的膜片，这些膜片使管式套筒无二次力地与所述弯梁、力导入元件和力导出元件连接。

Description

称重传感器

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的称重传感器，优选用于无菌平台秤。

背景技术

称重传感器是力传感器的特殊形式并且用于构造称重装置。此类称重装置常常也在食品供应领域采用，从而它们必须满足特殊的卫生规定。因此在那里所使用的称重传感器方面也必须的是，所述称重传感器这样构成，使得污物和食品残余不会持久地在其表面上积聚或者至少必须能够容易地去除掉。此外，在此类称重传感器上常常具有水平的面、间隙和凹陷部，它们几乎不会被触及到并且因此难于清洁，于是那里容易粘附细菌、病毒和真菌。因此，当称重传感器在很多领域如化学、制药、化妆品和食品工业中使用时必须的是，它们容易清洁并且尽可能不具有粘附、进入或形成污物、食品残余、化学品、细菌、病毒和真菌的表面。

由DE 10 2004 047 508B3公开了一种严密密封的测量传感器，其表现为称重传感器，该称重传感器构造为可水平装入的弯梁。该弯梁包括力导入元件和力接收元件，在力导入与力接收元件之间设置一个力测量元件。在此，该力测量元件由竖直的弯曲弹簧构成，该弯曲弹簧通过中间的弯梁部分中的两个对向的水平横孔产生并且在该弯曲弹簧的两侧施加作为剪力接收器的应变片，所述应变片在重量负荷时产生成比例的电信号。为了严密密封，在此在所述孔中焊入钵状的金属板件，所述金属板件严密密封地封闭敏感的电测量元件。由此主要防止湿气和其他腐蚀性的污物颗粒与所述敏感的测量元件接触，从而提供了一种长寿命的称重传感器。该称重传感器虽然是棒状的并且装备有很大程度上扁平的外表面，但是特别是在水平延伸的盖面上会沉积食品和液体残余，它们与湿气结合将导致细菌或病毒的增多。此外，在所述钵状的凹陷部中也会附着污物和食品成分，它们难于清洁并且在其中可形成真菌和细菌。因此，根据相关的卫生规定，此类严密密封的称重传感器常常不能在无菌领域中采用。

由DE OS 37 15 572公开了一种用于机电式平台秤的称重传感器，其基本上由圆柱形的圆棒构成，至少可流淌的食品和液体借助于重力从其上流下。在此，弯棒的一侧借助于两个螺钉固定在秤壳体上，而对置的端部作为整平的圆棒与称量平台连接，其中，重量可横向于纵向方向被导入。然而在这种称重传感器中为了产生电测量信号需要在弯棒表面上施加应变片，使得此类称重传感器不能用含水的清洁介质清洗并且因此不能总是在食品工业或无菌领域中采用。

由DE OS 28 18 140公开了另一种具有圆柱形水平设置的壳体的称重传感器，其应完全被保护以防异物侵入。在此，在壳体本体中设置一个水平的圆棒，该圆棒在无支撑的管中固定在该管的一个端部区域上。在所述无支撑的管中，在其外部的壳面上施加应变片，所述应变片在力竖直导入到所述棒的端点中时在所述管的外部的壳面上产生延展。在此，所述无支撑的管由一个圆柱形的作为壳体部分的封闭套严密密封地封闭。然而所述力导入通过在一个至少向下敞开的腔室中的螺栓实施，在所述腔室中，一个力导入孔眼围握所述棒，所述棒在该敞开的腔室中可运动地被导向。因为所述腔室不是密封地封闭，因此几乎不能去除的污物和液体残余可进入到该腔室中，从而所述称重传感器不能与食品接触地使用。

由EP 1 698 871A1公开了一种用于称重传感器的安装套件，其特别是可在化学领域、制药领域、食品工业和化妆品工业领域中使用。在此，该安装套件包括一个竖直设置的称重传感器，该称重传感器设置在两个平行的、水平安置的装配板之间。显然设置两个圆形的压块作为力导入元件和力导出元件，所述称重传感器设置在所述压块之间。在此该称重传感器封闭地设置在一个圆形的、锥状延伸的壳体中，该壳体这样地嵌入到所述压块中或者包括所述压块，使得该安装套件能够被良好地清洁并且显然具有少的、在其中会形成细菌、病毒和真菌的间隙和空心腔。然而在此所述用作力导入或力导出元件的压块仅仅松动地与所述称重传感器连接，从而此类称重传感器只能竖直装入并且也不能够与秤固定连接，因此始终额外需要一个安装套件。

发明内容

因此本发明的任务是，这样地开发一种严密密封的称重传感器，使得该称重传感器能够易于清洁并且不具有在其中或在其上会附着或增生残渣、污物、细菌、病毒或真菌的间隙、凹陷部和水平的面部分，从而该称重传感器也能够在无菌环境、特别是在用于食品加工的设备中使用。

所述任务通过在权利要求1中给出的发明解决。本发明的进一步方案和有利的实施例在从属权利要求中给出。

本发明具有如下优点：即，其由于水平的安装位置仅仅还具有竖直倾斜的面部分，从而所有与其接触的食品成分、化妆品成分或药物成分难于附着，由此很大程度上防止真菌-、病毒-或细菌形成。

通过称重传感器的焊接式的包裹，该称重传感器也能够用含水溶液清洁或消毒，从而此类称重传感器能够有利地在无菌领域中使用。

在本发明的一个特别的实施方式中，将力测量元件构造为双弯梁，利用该双弯梁能够实现非常高的测量精度。因此，利用此类称重传感器也可制造用于校准的秤。

在另一特别的实施方式中，整个称量传感器由高强度的、不生锈的优质钢构成，从而此类承重传感器也可以在空气湿度高和腐蚀性的环境中使用并且因此是寿命非常高的实施方式，其也不受多数的化学品原料或药物原料侵蚀。在此，特别是有利的是，使封闭的环形元件环绕地这样缩细，使得它们形成膜片，由此有利地形成四周被包裹的测量元件，该测量元件具有向外光滑的、倒圆的、可良好清洁的表面，而不会在实际的测量元件上施加值得一提的二次力作用(Kraftnebenschluβwirkung)。由此同时也保证了高的测量精度。

通过力导入元件和力导出元件的特殊的、几乎圆柱形的构造有利地实现了一种实施方式，该实施方式可以在扁平的平台秤中使用。在此，力导入元件和力导出元件装备有平行的竖直固定面或平行的水平固定面，从而它们有利地允许水平的或竖直的固定。

在另一特别是实施方式中附加地提出，称重传感器设有保护层，该保护层具有难于附着的表面，从而与其接触的流态或液态材料可毫无残余地流下并且由此在没有值得一提的清洁措施的情况下防止细菌、特别是致病菌的形成。

附图说明

下面借助于图中所示的实施例详细解释本发明。图中示出：

图1：是一严密密封的称重传感器，其具有竖直的固定面，和

图2：是一严密密封的称重传感器，其具有水平的固定面。

具体实施方式

在附图的图1中示出一个严密密封的称重传感器，该称重传感器旋转对称地构成，其中，沿纵向方向在力导入元件1与力导出元件2之间设置一个双弯梁3，该双弯梁通过两个设置在其端部区域上的环形元件5、6和一个与所述环形元件焊接的管式套筒4封闭，其中，这些环形元件5、6包括同心环绕的薄部位作为膜片7、8，这些膜片使管式套筒4易弯地与所述力导入元件1、力导出元件2和双弯梁3连接。

该称重传感器基本上由一个中心的长形体构成，从该长形体中加工出所述力导入元件1、力导出元件2、双弯梁3和两个环形元件5、6。在此，该长形体优选由高品质的、不生锈的、弯曲弹性的优质钢构成，在完成状态中所述管式套筒4套在该长形体上并且与所述两个环形元件5、6气密地焊接。在额定负荷为10kg的称重传感器中，所述中心的长形体优选具有120mm的长度和大致40mm的直径。在力导入元件1与力导出元件2之间设置双弯梁3，该双弯梁包括一个正方形的中间部分14。在该中间部分14中关于纵轴线9和横轴线10对称地设置一个水平的缺口11，该缺口通过四个水平的孔而具有三叶草状的横截面。由此在该中间部分14的两个平行的水平盖面上产生构造为弯曲弹簧的接片12，在所述接片上施加优选八个应变片，这些应变片在竖直的力载荷时产生一电信号，该电信号与导入的重量F成比例。

在所述中间部分14的两个端部上设有两个缩细的圆形连接段13、16，所述连接段使所述双弯梁3在一侧与力导入元件1连接并且在相反侧与力导出元件2连接。大致在每个轴向连接段13、16的中心，横向于纵轴线9地分别设置一个环形元件5、6，所述环形元件的外直径相应于管式套筒4的内直径并且大于力导入元件1和力导出元件2的直径并且优选为大致39mm。所述两个环形元件5、6在面向所述双弯梁3的环形面上同心地凹下地缩细并且由此形成同心环绕的第一膜片7和第二膜片8，其厚度优选为0.3mm。

在直径优选为16mm的所述圆形连接段13、16后面，在轴向方向上在第一连接段16旁边安置所述力导入元件1和力导出元件2，这两者通过一个环绕的槽21向外锥形地展宽至优选38mm的直径，以便然后过渡为长度大致为16mm的圆柱形状，该圆柱形状然后在一个平坦的端面17中作为竖直的固定面终止。在此，不仅力导入元件1而且力导出元件2在其外部形状方面相同地构成并且这两者关于纵轴线9和横轴线10对称地设置。在力导出元件2中，在纵向方向上还设有一个中心的长形孔22，该长形孔至少延伸至所述缺口11并且用于所述应变片的连接导线在该长形孔中被导向。因此，在力接收元件2中还密封地固定着一个连接电缆18，所述连接导线在该连接电缆中对外密封地被导向。

为了将所述称重传感器固定在秤支架上，在所述力导出元件2的端面17上还设有两个水平的螺纹孔19，并且为了固定称量台在力导入元件1的端面上同样设有两个同类的螺纹孔19。在此，所述两个平行的端面17就是竖直的固定面，从而此类称重传感器不仅可用于平台秤，而且也可用于任何其它的、重量F垂直于纵轴线9导入到称重传感器的端面17中的称重装置。

在对所述应变片进行施加和布线之后，所述双弯梁借助于套上的管式套筒4通过与所述环形元件5、6焊接而严密地封闭。所述管式套筒4在此优选也由高强度的、不生锈的优质钢构成，其长度相应于两个环形元件5之间的间距并且与其径向外边缘气密地焊接。所述管式套筒4在此不易弯曲地构成，其中，其外部的壳面仅具有小的、预给定的粗糙度，所述小粗糙度优选可通过电解抛光产生，从而该管式套筒具有良好落下的并且易于清洁的表面。

附图的图2中示出称重传感器的替代实施方式，其仅仅在力导入元件1和力导出元件2的构造方面与图1中的称重传感器有区别。在此，图2的称重传感器被设置用于水平地固定在称重装置中。因此在力导入元件1的圆柱形表面上在上部设置整平部23并且在力导出元件2下部设置整平部23作为平坦的水平固定面20，在所述固定面中横向于纵轴线9分别加工两个螺纹孔19。由此，该称重传感器可以用力导出元件2下部上的整平部23支撑在秤支架上并且在所述上部的整平部23上可直接水平地固定称量台。但是，在与称量台和秤支架相应适配的固定元件的情况下，力导入元件1和力导出元件2也可以无整平部地构造为圆柱形。因此，该称重传感器的两个实施方式基本上旋转对称地构成并且优选用于水平地安装。

通过称重装置的固定元件遮盖平坦的或整平的固定面17、20，由此这两个实施方式具有仅仅向下倾斜的、倒圆的表面，在所述表面上，可流淌的或液态的物品可向下流出。因为称重传感器的整个表面优选仅构造有小的粗糙度、无侧凹且没有窄间隙，所以在所述表面上几乎不附着可流淌的物品或液体。在另一实施方式中还提出，称重传感器附加地设有难于附着(其他物品难于附着在其上)的表面涂层，例如聚四氟乙烯(特氟龙)，由此附加地防止附着并且改善清洁可能性。因此，此类称重传感器优选在食品供应中采用，其中，必须防止任何细菌、特别是致病菌的形成或增多。

通过用优质钢制造称重传感器并且通过将管式套筒4与优质钢环形元件5、6焊接来包裹双弯梁绝对防止了细菌形成物质的侵入，从而此类称重传感器也可以在无菌领域中采用。在此，特别是通过环形面上的两个膜片7、8实现了导入的重量F的脱耦，从而几乎不会出现向着所述不易弯曲的管式套筒4的二次力耦合，从而可实现高的测量精度。因此用此类称重传感器也可以制造高精度的、可校准的秤。

Claims (13)

1.一种称重传感器，该称重传感器构造成棒状并且由力导入元件（1）、力导出元件（2）和轴向设置在该力导入元件与力导出元件之间的力测量元件构成，其中，该力测量元件具有弯梁（3），该弯梁的处于内部的测量弹簧部件（12）与施加在其上的应变片通过焊接的金属部件（4，5，6）严密密封地封闭并且待测量的力（F）能够横向于纵轴线（9）被导入，其特征在于，所述力导入元件（1）、力测量元件（3）和力导出元件（2）沿着一纵轴线（9）很大程度上旋转对称地并且倒圆地构成，所述力测量元件（3）包括不易弯曲的管式套筒（4），该管式套筒具有设置在其中的所述弯梁（3），其中，所述弯梁（3）的端部与横向于纵轴线（9）定向的环形元件（5，6）连接，所述环形元件在它们的径向边缘区域上与所述管式套筒（4）焊接，其中，这些环形元件（5，6）包括同心地环绕的、易弯的膜片（7，8），这些膜片使所述管式套筒（4）无二次力地与所述弯梁（3）、力导入元件（1）和力导出元件（2）连接。

2.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，这些环形元件（5，6）包括第一环形元件（5）和第二环形元件（6），沿着所述纵轴线（9）设置的所述力导入元件（1）和接着围绕一第一连接段（16）设置的第一环形元件（5）以及与该第一环形元件连接的弯梁（3）和连接在该弯梁上的、具有设置在其上的第二环形元件（6）的第二连接段（13）和与该第二连接段连接的所述力导出元件（2）一件式地构成。

3.如权利要求1或2所述的称重传感器，其特征在于，所述弯梁构造为双弯梁（3），该双弯梁包括一正方形的中间部分（14），在该中间部分中设有一缺口（11），该缺口形成两个水平的、平行的接片（12），在所述接片上施加应变片。

4.如权利要求2所述的称重传感器，其特征在于，所述环形元件（5，6）围绕中心设置的所述连接段（13，16）盘形构成并且在至少一个同心环绕的环形面部分（7，8）上同心地这样缩细，使得它们分别形成一个易弯的膜片。

5.如权利要求4所述的称重传感器，其特征在于，向着所述弯梁（3）指向的环形面侧具有凹下地环绕的凹陷部（7，8），向着所述力导入元件（1）和力导出元件（2）指向的环形面侧平坦地构成。

6.如权利要求1或2所述的称重传感器，其特征在于，所述力导入元件（1）和力导出元件（2）类似地构成并且关于一横轴线（10）对称地设置并且通过一个环绕的槽（21）与所述环形元件（5，6）间隔开。

7.如权利要求1或2所述的称重传感器，其特征在于，所述力导入元件（1）和力导出元件（2）包括竖直平坦的或水平平坦的、彼此平行设置的固定面（17，20），在所述固定面中安置有螺纹孔（19）。

8.如权利要求2所述的称重传感器，其特征在于，所述力导入元件（1）、连接段（13，16）、环形元件（5，6）和弯梁（3）由高强度的、弯曲弹性的、不生锈的优质钢构成。

9.如权利要求1或2所述的称重传感器，其特征在于，所述管式套筒（4）由不易弯曲的、高强度的、不生锈的优质钢构成，其外部的壳面具有光滑表面。

10.如权利要求7所述的称重传感器，其特征在于，所述称重传感器的在所述固定面（17，20）外部的外表面仅仅具有倒圆的面部分，所述面部分具有粗糙度小的光滑表面。

11.如权利要求10所述的称重传感器，其特征在于，所述外表面设有难于附着的涂层。

12.如权利要求3所述的称重传感器，其特征在于，所述力导出元件（2）包括一个中心的长形孔（22），该长形孔至少一直伸入到所述缺口（11）中，其中，连接电缆（18）密封地固定在所述长形孔（22）中。

13.根据权利要求1或2所述的称重传感器，其特征在于，所述称重传感器用于无菌平台秤。

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