Kraft messen, wo es heiß ist: Hochtemperatur Kraftaufnehmer, Wägezellen und Sensorik
Kraftmessbolzen, Kraftaufnehmer und Wägezellen von octogon sind für 250 °C Dauertemperatur lieferbar. Nicht als kurzzeitige Spitze, die ein Standardaufnehmer gerade noch überlebt, sondern als Betriebstemperatur, bei der der Sensor seine spezifizierte Genauigkeit behält.
Geht es Ihnen um die Temperatur selbst und nicht um die Kraft, reicht unser Fühlerprogramm mit Thermoelementen bis 1.200 °C deutlich weiter. In vielen Anlagen wird beides gebraucht, und beides liefern wir.
Warum Temperatur für die Kraftmessung ein Problem ist
Eine Wägezelle misst über Dehnungsmessstreifen die Verformung eines Messkörpers. Temperatur greift an mehreren Stellen gleichzeitig in diese Kette ein.
Der Messkörper selbst ändert sich. Mit steigender Temperatur sinkt der Elastizitätsmodul des Stahls, das Bauteil verformt sich bei gleicher Last also stärker. Ohne Gegenmaßnahme verschiebt sich dadurch der Kennwert.
Nullpunkt und Kennwert driften. Deshalb wird jeder Aufnehmer temperaturkompensiert, im Standard üblicherweise von -40 bis +80 °C. Außerhalb dieses Bereichs gilt die angegebene Genauigkeit nicht mehr, auch wenn der Sensor mechanisch noch hält.
Applikation und Werkstoffe stoßen an Grenzen. Kleber und Trägermaterial der Dehnungsmessstreifen, Vergussmassen, Dichtungen und Kabelisolierungen haben jeweils eigene Temperaturgrenzen. Häufig ist nicht der Stahl das Problem, sondern das Kabel.
Die Elektronik verträgt am wenigsten. Integrierte Verstärker sind meist deutlich vor dem mechanischen Teil am Limit.
Unsere Hochtemperatur-Aufnehmer bis 250 °C
Für Einsatztemperaturen oberhalb des Standards passen wir die gesamte Kette an:
- Hochtemperaturtaugliche DMS-Applikation mit heißhärtenden Klebern, im eigenen Haus ausgeführt. Mehr dazu unter DMS-Applikation.
- Erweiterte Temperaturkompensation, abgestimmt auf den tatsächlichen Einsatzbereich statt auf den Standardbereich.
- Hermetische Kapselung durch Laser- oder Mikroplasmaschweißen, damit weder Feuchtigkeit noch Prozessmedien in den Messkörper gelangen.
- PTFE-Anschlusskabel, dauertemperaturbeständig und chemisch beständig.
- Abgesetzte Elektronik. Der Verstärker bleibt außerhalb der heißen Zone, der Aufnehmer bleibt passiv. Bei 250 °C ist das die einzige sinnvolle Lösung, weil keine Verstärkerelektronik diese Temperatur dauerhaft übersteht.
- Angepasste Werkstoffwahl für Messkörper, Dichtungen und Anschlussteile.
Umgesetzt wird das als kundenspezifischer Kraftaufnehmer oder als Kraftmessbolzen in angepasster Ausführung. Die Standardbauformen, von denen wir ausgehen, finden Sie bei den Wägezellen und Kraftaufnehmern.
Wenn es heißer ist als 250 °C
Dann liegt der Hebel in der Konstruktion, nicht im Sensor. Ein Aufnehmer muss nicht dort sitzen, wo die Hitze entsteht.
Wärme entkoppeln. Ein Zwischenstück aus schlecht leitendem Werkstoff oder schlicht mehr Abstand im Kraftfluss senkt die Temperatur am Sensor erheblich, ohne die Messung zu verfälschen. Passende Distanz- und Adapterstücke fertigen wir über unsere CNC-Bearbeitung gleich mit.
Strahlung abschirmen. In Ofennähe kommt ein großer Teil des Wärmeeintrags über Strahlung. Ein einfaches Blech zwischen Wärmequelle und Sensor wirkt oft mehr als jede Materialaufwertung.
Messstelle verlegen. Manchmal lässt sich dieselbe Kraft an einer kühleren Stelle im Kraftfluss erfassen. Wir prüfen das mit Ihnen, bevor eine aufwendige Hochtemperaturlösung ausgelegt wird.
Aktiv kühlen. Wasser- oder Luftkühlung am Einbauort ist wirksam, wird aber bauseits umgesetzt. Wir berücksichtigen sie bei der Auslegung des Aufnehmers und der Anschlusssituation.
Was Hitze an Genauigkeit kostet
Zwei Punkte, die Sie einplanen sollten.
Gradienten sind schlimmer als absolute Temperatur. Ein gleichmäßig warmer Aufnehmer lässt sich gut kompensieren. Ein Aufnehmer, der auf einer Seite heiß und auf der anderen kühl ist, erzeugt eine Verformung, die von der Last nicht zu unterscheiden ist.
Thermische Beharrung braucht Zeit. Nach dem Anfahren wandert der Nullpunkt, bis sich der Aufbau durchgewärmt hat. Bei Wägeaufgaben mit hoher Anforderung gehört deshalb eine Aufwärmzeit oder ein regelmäßiges Nullstellen ins Konzept.
Kalibriert wird sinnvollerweise in nachgebildeter Einbausituation, auf Wunsch nach ISO 17025 im eigenen Labor.
Temperatursensorik bis 1.200 °C
Soll die Temperatur selbst erfasst werden, reicht unser Programm deutlich höher als die Kraftmessung:
- Einschraubfühler mit Widerstandsthermometer oder Thermoelement, direkt im Prozess. Thermoelemente decken je nach Typ und Ausführung Bereiche bis 1.200 °C ab.
- Infrarotsensoren für die berührungslose Messung, geeignet für bewegte Teile, aggressive Medien und Stellen, an die kein Fühler kommt.
- Magnetische Oberflächensensoren zum Nachrüsten an Rohren und Behältern, ohne Eingriff in den Prozess.
- Temperaturtransmitter mit integrierter Elektronik, HART, Anzeige und Grenzwertkontakten.
Welche Kombination aus Fühler, Schutzrohr und Einbau passt, hängt von Medium, Ansprechzeit und Zugänglichkeit ab. Die Übersicht finden Sie bei den Temperatursensoren.
Typische Anwendungen
Gießereien und Stahlwerke, Schmiede- und Presshärteanlagen, Ofen- und Trocknerbau, Glasindustrie, Extrusion und Spritzguss, Backöfen und Lebensmittelproduktion, Prüfstände mit Temperaturbelastung. Für komplette Aufbauten übernehmen wir auch den Prüfstandsbau.
Was wir für eine Auslegung brauchen
- Messgröße: Kraft, Last, Gewicht oder Temperatur
- Temperatur am Messort, dauerhaft oder als Spitze, und ob sie schwankt
- Ob der Aufnehmer gleichmäßig warm wird oder einseitig
- Nennkraft und Kraftrichtung, bei Temperatur der Messbereich
- Einbausituation, verfügbarer Bauraum und Zugänglichkeit
- Gewünschtes Ausgangssignal und Entfernung zur Auswertung
- Ob sich Abstand, Abschirmung oder Kühlung konstruktiv umsetzen lässt
Eine Skizze der Einbaustelle mit Temperaturangaben genügt für eine erste Einschätzung.