Introduzione del carico nelle celle di carico - Consigli per gli utenti

Pesando serbatoi o monitorando livelli, si devono prendere in considerazione le dilatazioni termiche ed i movimenti orizzontali ad esse associati, sia per i serbatoi che per la struttura di supporto. L'installazione rigida impedisce questi movimenti, ma provoca forze orizzontali che sono spesso sufficienti a falsare il risultato di misura. Le celle di carico vengono talvolta danneggiate o perfino distrutte da questi effetti. Si hanno conseguenze analoghe introducendo carichi a cui sono sovrapposti momenti torcenti o componenti di forze laterali. Ne sono esempio i carichi eccentrici o l'introduzione angolata delle forze. Di conseguenza si devono scegliere conformazioni strutturali che considerino o, meglio ancora, annullino le forze orizzontali generate dalla dilatazione termica o da altre sorgenti.

Gli elementi utilizzati per questo scopo e qui descritti forniscono una soluzione specifica per ogni problema dipendente dalla forma del serbatoio. Gli accessori di montaggio assicurano la conformità alle direttive per l'installazione delle celle di carico. I punti di attenzione per eliminare le grandezze di disturbo sono straordinariamente diversi uno dall'altro e richiedono un approccio specifico all'applicazione. In ultima analisi è il progettista che, conoscendo profondamente il prodotto, determina il peso delle singole grandezze di disturbo. Non solo si dispone di una larga gamma di modalità per l'introduzione del carico a seconda dei diversi modelli di celle di carico, ma si dispone anche di numerosi tipi di accessori di montaggio.

Cono e controcono

I produttori di bilance tradizionali erano in grado di ottenere precisioni estremamente elevate con le bilance meccaniche. Anche con le bilance ibride si possono utilizzare i "coltelli" ed i "coni" e "controconi" sulle singole celle di carico per sfruttare la loro collaudata funzione.

Questi accessori di montaggio vengono forniti principalmente per applicazioni di tecnologia di pesatura con le massime esigenze di precisione e per il campo di pesatura legale per il commercio. In ogni caso, il carico dinamico o le vibrazioni sono incompatibili con questo genere di applicazione.

Bracci di ritorno

I bracci di ritorno vengono impiegati con le celle di carico a doppia trave di flessione. Essi consentono il caricamento esente da momenti delle forze di trazione o compressione agenti sulla loro linea d'azione. Gli impieghi possibili sono generalmente limitati ad applicazioni con solo una cella di carico all'interno di una piattaforma, oppure con dei golfari snodati situati alle due estremità per i carichi sospesi.

Golfari snodati

I golfari snodati sono adatti all'impiego con forze di trazione statiche o quasi statiche (ciclo di carico ≤ 10 Hz). L'attacco restante è solitamente effettuato da pezzi a forcella. Per carichi dinamici di frequenza più alta si devono usare barre di trazione flessibili.
La tabella sottostante è fornita per semplificare la scelta da parte dell'utente degli accessori e componenti di montaggio disponibili per le corrispondenti celle di carico. Per ulteriori informazioni concernenti altri nuovi componenti si raccomanda la visione delle ultime informazioni sui prodotti HBM.

Supporti fissi ed oscillanti

Se non tutte le staffe del serbatoio sono munite di celle di carico, al loro posto si possono usare supporti fissi od oscillanti. Usando supporti fissi, si possono utilizzare in parte componenti già disponibili in commercio. L'illustrazione mostra i supporti fissi forniti dalla HBM, consistenti da una trave a doppio T munita di rinforzi. I rinforzi formano una zona definita di flessione. I supporti fissi vincolano il serbatoio in direzione orizzontale, consentendo così di eliminare i tiranti. Notare che la deflessione della cella di carico provoca la leggera flessione del supporto, col risultato di falsare il segnale di misura. Tuttavia, l'errore può essere notevolmente ridotto effettuando l'aggiustamento con pesi definiti.

Panoramica degli accessori di montaggio HBM

Supporto fisso HBM

Con supporti oscillanti l'errore del segnale di misura è praticamente assente, perché in tal caso si ha una leggera frizione volvente invece di una sollecitazione di flessione (⇒). Tuttavia il vincolamento orizzontale è notevolmente inferiore a quello con supporti fissi per cui, a seconda dell'applicazione, possono rendersi necessari i tiranti di ancoraggio. In pratica, si sono dimostrati efficaci dei coperchi sui supporti oscillanti per prevenire la contaminazione ed il seguente degrado della funzione oscillante.

L'impiego di supporti fissi ed oscillanti è consigliata solo se la precisione richiesta non è molto alta e se la posizione del baricentro varia solo in direzione orizzontale. Ciò accade principalmente per liquidi e media molto fluidi.

Esempi di supporto oscillante

Battute di arresto

La struttura della bilancia per serbatoi si basa su celle di carico, le quali consentono una traslazione esse stesse o mediante gli appropriati accessori di montaggio. In funzione del loro principio meccanico, gli accessori di montaggio sono in qualche misura autocentranti od autoripristinanti. Ciò rende necessario l'impiego di una battuta meccanica di arresto alla distanza del massimo spostamento laterale permesso. In tal caso si sono dimostrati efficaci le battute angolari di arresto ed i cuscinetti di gomma.

Battute di arresto

Dispositivi antiribaltamento

Se il baricentro del serbatoio è sopra i punti di supporto e non si possono escludere gli effetti del vento o di altre forze esterne, il serbatoio deve essere assicurato contro il sollevamento od il ribaltamento.

Ciò può essere ottenuto con arresti su un secondo livello o da apposti dispositivi antiribaltamento. Ad esempio, si può implementare un dispositivo antiribaltamento mediante una barra filettata verticale posta nella vicinanza dei punti di supporto. Dal lato del serbatoio, la barra filettata è guidata senza contatto in un foro della staffa. La massima distanza fra il supporto e la staffa del serbatoio è regolata dai controdadi della barra filettata. Il diametro del foro nella staffa del serbatoio consente anche di determinare il massimo movimento laterale permesso.

Dispositivo antiribaltamento

Tiranti

Utilizzando supporti non autoallineanti, si consigliano dei tiranti per vincolare il serbatoio. I tiranti devono essere dimensionati ed allineati in modo tale che contrastino le forze agenti dall'esterno, ma che applichino la minima forza possibile in opposizione al movimento del serbatoio nel senso di misura.

Per i tiranti si sono dimostrate efficaci le seguenti forme:

Funi di tensionamento:
Le funi di tensionamento non trasferiscono alcuna forza in direzione verticale, risultando così eccellenti per prevenire derivazioni (shunt) indesiderate delle forze.

Fune di tensionamento

Tiranti a barra tonda:
I tiranti tondi sono soggetti a carico in trazione nella direzione longitudinale per forze orizzontali.

Pertanto, per garantire il completo vincolamento occorrono due tiranti tondi per ciascun asse.

Tirante a barra tonda

Tiranti a barra piatta:
Con i tiranti piatti lo spostamento orizzontale che viene ricevuto è convertito in una forza longitudinale. La deflessione verticale causa un momento flettente e provoca la derivazione della forza (shunt). Tuttavia, poiché il tirante piatto si piega nella sua direzione di flessione, gli effetti sono relativamente minori perfino nel caso di torsione delle grandi sezioni trasversali e con bloccaggio ad ambedue le estremità. È essenziale tener conto delle derivazioni della forza che si verificano quando si effettua l'aggiustamento.

Tirante a barra piatta

Nel caso di eccitazione dinamica del sistema di pesatura, si consiglia particolarmente un bloccaggio simmetrico con viti di serraggio (sopra e sotto), in modo che la freccia di flessione resti la stessa anche sotto caricamento ripetuto.

Tiranti a bulloni:
I tiranti a bulloni provocano derivazioni molto basse delle forze in direzione verticale. Tuttavia, anche inclinazioni molto piccole dei tiranti possono provocare effetti di serraggio e pertanto forze di frizione, le quali comportano derivazioni verticali della forza. Ne consegue che il montaggio richiede un accurato lavoro di allineamento. Inoltre, gli ancoraggi del serbatoio devono essere effettuati in modo tale che gli spostamenti che si verificano non possano causare l'inclinazione dei tiranti.

Tirante a bulloni

Tiranti con golfari alle estremità:
I tiranti con golfari alle estremità si comportano in modo simile a quelli a bulloni ma, grazie al cuscinetto dei golfari libero di muoversi in ogni direzione, si evita l'effetto di inclinazione. A prescindere dall'allineamento orizzontale dei tiranti richiesto durante l'installazione, i tiranti con golfari alle estremità sono insensibili alle tolleranze di fabbricazione e d'installazione della struttura del serbatoio.
Per evitare il pericolo di grippaggio delle articolazioni nel caso di impiego all'aperto, i cuscinetti dei golfari devono essere adeguatamente protetti.

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Tirante con golfari alle estremità

A differenza di quanto mostrato nella soprastante figura, nella posizione di montaggio definitiva i due golfari devono risultare sfasati di 90 ° fra loro.