In der Pharma-, Baustoff- und Nahrungsmittelindustrie sowie bei Anwendungen wie Plattformen, Dosierungen und sogar Küchen- und Personenwaagen ist die Gewichtsmessung von zentraler Bedeutung. Besonders in industriellen Anwendungen ist die Füllstandsmessung von Behältern und Silos von großem Interesse. Es gibt verschiedene Methoden zur Ermittlung des Füllstands, darunter optische, hydrostatische, Ultraschall-, Mikrowellen- und Radarmessungen sowie mechanische, kapazitive und gravimetrische Verfahren.
Was ist Gravimetrie?
Der Begriff Gravimetrie leitet sich aus dem Lateinischen "gravitas" für "Schwere" und dem Griechischen "τὸ μέτρον" für "Maß" ab. Bei der gravimetrischen Messung wird die Schwere der Masse durch die Gewichtskraft zu einem sinnvollen Wert verknüpft, wodurch der Füllstand durch das Verwiegen von Behältern ermittelt wird. Diese Methode ist ein wesentlicher Bestandteil der Wägetechnik.
Einsatzgebiete der gravimetrischen Füllstandsmessung
Die gravimetrische Füllstandsmessung eignet sich besonders in Situationen, in denen es innerhalb der Behälter zu Verschüttungen kommen kann, wie beispielsweise bei der Schüttgutverteilung in Silos.
Vorteile der gravimetrischen Füllstandsmessung
Diese Art der Verwiegung bietet mehrere Vorteile:
- Externe Kraftaufnehmer: Die Messsensoren befinden sich außerhalb des Behälters und kommen nicht mit dem Füllgut in Kontakt. Dies verhindert Kontamination und erleichtert die Reinigung erheblich.
- Hohe Genauigkeit: Eine relative Linearitätsabweichung von nur 0,02 % der Nennlast ist keine Seltenheit. Dies ermöglicht präzises Dosieren, wie es beispielsweise bei der Abfüllung von Lebensmitteln notwendig ist.
- Unabhängigkeit vom Füllgut: Die Messung wird nicht durch die Beschaffenheit des Füllguts beeinflusst. Feststoffe, Flüssigkeiten, viskose und schaumbildende Stoffe sowie giftige oder aggressive Inhalte können gravimetrisch erfasst werden.
- Vermeidung von Messverfälschungen: Selbst bei Schüttkegeln oder Lunkern im Inneren des Silos wird der gesamte Inhalt verwogen, was zu präzisen Ergebnissen führt.
- Einfache Installation: Dank passender Einbaumodule wird die Gewichtskraft ideal in die Kraftaufnehmer geleitet, was den Einbau erleichtert. Diese Module und Kraftaufnehmer zeichnen sich durch geringe Höhe und geringes Einbauvolumen aus.
Herausforderungen und Nachteile
Die gravimetrische Füllstandsmessung hat auch ihre Nachteile:
- Kraftnebenschlüsse: Mechanische Entkopplung des Behälters ist ideal, aber in der Praxis oft schwer umsetzbar, insbesondere wenn Verstrebungen notwendig sind. Die Genauigkeit der Messung kann durch die Stützwirkung beeinträchtigt werden.
- Hohes Tragegewicht: Die Genauigkeit der Messung nimmt ab, wenn das Gewicht des Behälters im Vergleich zum Füllgut hoch ist.
- Natureinflüsse: Freistehende Außenbehälter können durch Winddruck oder Schneelasten beeinflusst werden, was die Messgenauigkeit mindert.
Typische Kraftaufnehmer zur Verwiegung
Je nach Anwendung kommen verschiedene Kraftaufnehmer zum Einsatz:
- Plattformwägezellen: Ideal für Waagen, bieten sie hohe Genauigkeit und sind kostengünstig.
- Biege- oder Scherstäbe: Werden unter Tanks, Silos oder Behältern verbaut, die auf Stützen stehen. Sie teilen die Nennlast durch die Anzahl der Stützen.
- Druckkraftaufnehmer: Bei hohen Nennlasten über 10 t, mit Kapazitäten bis zu 300 t. Behälter bis zu 1.200 t können damit verwogen werden.
- S-Typ-Kraftaufnehmer und Dehnungsaufnehmer: Für Behälter, die an diesen Aufnehmern aufgehängt oder mit ihnen ausgestattet werden können.
