So entwerfen Sie Gehäuse, die vor Wasser und Schmutz schützen

Ich wollte etwas von meiner Erfahrung und meinem Wissen darüber teilen, wie man Gehäuse konstruiert, die vor Wasser und Schmutz schützen. Dies wirft unweigerlich die Frage nach NEMA- oder IP-Standards auf , aber manchmal gibt es Verwirrung darüber, wie diese funktionieren. Ich schreibe dies, um Designern, die sich mit diesem Thema befassen, eine Richtung zu geben. Der Einfachheit halber werde ich mich auf NEMA beschränken, aber die Prinzipien sind genau die gleichen, wenn Sie IP verwenden, daher sollte dies für Sie immer noch relevant sein.

Bevor ich beginne, möchte ich darauf hinweisen, dass Designer klar überlegen sollten, was sie erreichen wollen.

Wollen sie nur Umweltschutz erreichen? Oder versuchen sie, eine formale Anforderung zur Erreichung eines NEMA-Standards zu erfüllen (die möglicherweise von einem Kunden oder Manager auferlegt wurde)?

Ich habe Tausende von kundenspezifischen Gehäusen gesehen, die von Protocase mit Anforderungen an die Umweltbeständigkeit geliefert wurden, und die meisten dieser Gehäusebestellungen benötigen nur Umweltschutz. Unsere Kunden verwenden häufig NEMA-Standards, um zu erklären, was ihr Gehäuse leisten soll, z. B. eine gewisse Beständigkeit gegen Staub, Schmutz oder Wasser bieten, aber die NEMA-Standards nicht formal erfüllen müssen.

Gelegentlich sehen wir einen Kunden, der eine formelle NEMA-Anforderung erfüllen muss, was eine Prüfung erfordert. Obwohl Protocase keine Prüfung von Gehäusen zur Überprüfung der NEMA-Anforderungen anbietet, senden einige unserer Kunden ihre Gehäuse an eine Prüfeinrichtung eines Drittanbieters, um eine formelle Zertifizierung zu erhalten, dass sie die Anforderungen erfüllt haben. In diesem Fall sind die Prinzipien, die ich unten beschreibe, dieselben.

Verständnis der NEMA-Klassifizierung

Das Dokument „NEMA Enclosure Types“ wird erstellt, um standardisierte Produktspezifikationen für elektrische Geräte zu fördern. Grundsätzlich besteht die Rolle der NEMA-Normen darin, festzulegen, wie ein Gehäuse funktionieren muss, um die Klassifizierung zu erfüllen. NEMA-Standards befassen sich insbesondere mit Folgendem:

1. Schutz des Personals vor gefährlichen Innenteilen
2. Schutz der Ausrüstung innerhalb des Gehäuses vor Umweltgefahren

Was NEMA nicht tut, ist vorzuschreiben, wie ein Gehäuse zu entwerfen und herzustellen ist, um die Leistungsspezifikationen zu erfüllen; Darauf werde ich im nächsten Abschnitt dieses Blogs eingehen.

Der NEMA-Standard deckt eine Vielzahl von Gehäusetypen ab. Unsere Kunden befassen sich jedoch im Allgemeinen mit der folgenden Teilmenge gängiger Typen:

• NEMA-Typ 1 – Allgemeiner Zweck ist für die Verwendung in Innenräumen, bietet Schutz vor menschlichem Kontakt mit stromführenden Teilen und vor Fremdkörpern wie Staub.
• NEMA-Typ 2 – Wird im Allgemeinen im Innenbereich verwendet und ist tropfwassergeschützt. Dieser Typ bietet den gleichen Schutz wie Typ 1, bietet aber zusätzlichen Schutz gegen Tropf- und leichtes Spritzwasser.
• NEMA-Typ 4, 4X – Dieser Typ wird im Allgemeinen sowohl im Innen- als auch im Außenbereich verwendet. Es ist wasserdicht, staubdicht und regenfest. Es bietet den gleichen Schutz wie Typ 1, 2 und schützt vor dem Eindringen von herabfallendem Schmutz, Regen, Graupel und Schnee. Es schützt auch vor Beschädigungen durch äußere Eisbildung sowie Spritz- und Strahlwasser. Es ist rostbeständig (das „X“ in 4X zeigt Korrosionsbeständigkeit an).
• NEMA-Typ 5 – Dieser Gehäusetyp wird normalerweise in Innenräumen verwendet und ist staubdicht. Es bietet den gleichen Schutz wie Typ 2, aber mit zusätzlichen Dichtungen verhindert es das Eindringen von sich absetzendem Staub, Flusen, Fasern und Flugkörpern.
• NEMA-Typ 6, 6P – Dieser Typ kann im Innen- und Außenbereich verwendet werden und ist tauchfähig. Es bietet den gleichen Schutz wie Typ 4, aber Typ 6 bietet zusätzlichen Schutz gegen gelegentliches zeitweiliges Untertauchen, während Typ 6P zusätzlichen Schutz gegen längeres Untertauchen in begrenzter Tiefe bietet.

Beachten Sie, dass alle diese Typen das Personal vor dem Zugriff auf gefährliche Teile schützen.

Klicken Sie hier, um eine vollständige Liste der NEMA-Gehäusetypen anzuzeigen.

Im nächsten Abschnitt werde ich verschiedene Gehäusefamilien erörtern und erläutern, wie sie vor den von NEMA angesprochenen Umweltgefahren schützen können.

Gehäusetypen zur Erfüllung der NEMA-Anforderungen

Kundenspezifische Blechgehäuse

Diese Art von Gehäuse schützt sehr gut vor Staub, Schmutz und Spritz- oder Tropfwasser. Blechgehäuse können so konstruiert werden, dass sie die Anforderungen der NEMA-Typen 1, 2, 4, 4X und 5 erfüllen. Wenn Ihr Gehäuse jedoch in Wasser eingetaucht werden muss, ist dies nicht die beste Wahl für Sie. Hier sind einige Richtlinien:

• NEMA-Typ 1:Wir empfehlen ein einfaches zweiteiliges Gehäuse, das auf der Oberseite des Gehäuses vollständig abgedeckt ist. (Ein L-förmiges, U-förmiges oder extrudiertes Gehäuse würde funktionieren).
• NEMA Typ 2:Wir empfehlen überlappende Flansche an allen offenen Nähten des Gehäuses, wobei Heft-, Punkt- oder Lochschweißungen verwendet werden, um die Nähte zu befestigen. Je nach Umgebungsbedingungen benötigen Sie möglicherweise vollständig verschweißte Nähte. Ein U-förmiges Gehäuse würde am besten funktionieren, da weniger Nähte zu schweißen sind.
• NEMA Typ 4,4X:Wir empfehlen vollständig verschweißte Nähte und die Verwendung von Dichtungen. Dichtungen werden für alles empfohlen, wo sich Wasser in der Nähe befindet oder auf dieses Gehäuse gerichtet ist. Bei den meisten Anwendungen dieser Kategorie von Gehäusedichtungen reichen Schaumstoffstreifen oder ein vollständiges Dichtungsstück aus. Die Versiegelung der Befestigungselemente ist erforderlich, sobald Wasser ins Spiel kommt, daher empfehlen wir, die Befestigungselemente zu versiegeln. Das Versiegeln von Befestigungselementen kann auf viele Arten erfolgen, einschließlich:

• • Strategische Platzierung der Befestigungselemente, damit sie nicht in das Gehäuse hineinragen.
  • Montage mit Dichtungsschrauben (diese werden ab Lager verkauft und haben einen O-Ring, der unter dem Schraubenkopf eingebettet ist. Ihr Account Manager kann Ihnen weitere Informationen geben).
  • Verwenden Sie einen Riegel oder ein Schloss, um das geschlossene Gehäuse zu befestigen. Scharniere sind bei dieser Art von Gehäuse ebenfalls beliebt.

Um Typ 4X zu erreichen, wählen Sie ein korrosionsbeständiges Material wie Edelstahl, Aluminium oder Galvanneal und befolgen Sie die obigen Empfehlungen.

• NEMA Typ 5:Je nach Umgebung empfehlen wir überlappende Flansche an allen offenen Nähten des Gehäuses oder vollständig verschweißte Nähte. Auch hier würde sich ein U-förmiges Gehäuse am besten für dieses Design eignen.

Kundenspezifische CNC-bearbeitete Gehäuse

Wenn Sie nach einem Gehäuse suchen, das in Wasser getaucht werden kann, dann ist dies das Richtige. Ein CNC-bearbeitetes Gehäuse kann so konstruiert werden, dass es die NEMA-Typen 1, 2, 4(X) und 5 erfüllt.  Es kann auch vollständig abgedichtet und mit den richtigen O-Ringen oder Dichtungen wasserdicht gemacht werden, um ausreichend Schutz vor tiefem Eintauchen in Flüssigkeiten zu bieten wodurch NEMA Typ 6(P) erfüllt wird.

Beachten Sie Folgendes, wenn Sie diese Art von Gehäuse für das Eintauchen in Wasser entwerfen:

• Das Gehäuse sollte so gestaltet sein, dass die Anzahl der zu versiegelnden Nähte minimiert wird, mit weniger Teilen und Nähten; es besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass Wasser in das Gehäuse eindringt.
• Da diese bearbeitet werden, ist Aluminium bei weitem die beste Option. Es ist möglich, mit Edelstahl zu arbeiten, aber die Bearbeitungskosten wären viel höher. Andere Optionen sind nicht ausreichend korrosionsbeständig.
• Wenn Sie einen O-Ring in das Design integrieren, halten Sie den O-Ring in Richtung der Innenseite der Löcher, die zum Zusammenbau des Gehäuses verwendet werden, um ein Auslaufen durch Befestigungselemente zu verhindern.
• Für die Endmontage wird empfohlen, ein gleichmäßiges Drehmoment auf die Schrauben anzuwenden, um eine gleichmäßige Kompression des O-Rings sicherzustellen. Die Schraubengröße für die Montage sollte größer werden, wenn das Gehäuse größer wird.
  • Hinweis: Berücksichtigen Sie den Schraubenabstand beim Entwerfen Ihres Gehäuses. Wenn die Schrauben zu weit voneinander entfernt sind, kann die Dichtung beeinträchtigt werden, wodurch die Wasserdichtigkeit Ihres Gehäuses beeinträchtigt wird

Gegossene Gehäuse von der Stange (OTS) mit CNC-bearbeiteten Anpassungen

Wir bieten auch eine Reihe von anpassbaren Druckgussgehäusen an, bei denen es sich um handelsübliche (OTS) Gussgehäuse handelt, die für Sie individuell angepasst werden können. Sie können mit dem richtigen Design und den richtigen Dichtungen wasserdicht sein und sind unseren kundenspezifischen CNC-bearbeiteten Gehäusen sehr ähnlich. Mit minimalen Anpassungen oder Ausschnitten zusammen mit den richtigen Dichtungen oder O-Ringen könnte dieser Gehäusetyp NEMA Typ 6(P) erfüllen. Dieser Gehäusetyp erfüllt auch problemlos die NEMA-Typen 1, 2, 4(X) und 5.

Es gibt jedoch zwei Hauptunterschiede zwischen OTS Cast und kundenspezifisch bearbeiteten Gehäusen:

• Wenn Sie OTS Cast verwenden, beginnen wir mit einem vorgefertigten Gehäuse, sodass Sie auf die Verwendung einer Standardgröße und -form beschränkt sind.
• OTS ist erheblich kostengünstiger (das liegt daran, dass bei der Herstellung des gegossenen OTS-Gehäuses kein Material verschwendet wird, während das kundenspezifisch bearbeitete Gehäuse aus einem massiven Materialblock hergestellt wird).

Wenn Sie also mit den Größen- und Formbeschränkungen leben können, ist ein anpassbares Druckgussgehäuse die wirtschaftliche Wahl.

Wenn Sie bei diesem Gehäuse wie bei maßgefertigten Gehäusen Wasserdichtheit erreichen möchten, müssen Sie sicherstellen, dass alle Elemente, die das Gehäuse durchdringen (Steckverbinder, Schalter usw.), entsprechend wasserdicht und mit einer Dichtung ausgestattet oder nach Bedarf abgedichtet sind.

Wie ich oben erwähnt habe, führt Protocase keine NEMA/IP-Tests in unserer Produktionsstätte durch, aber einige Kunden entscheiden sich dafür, ihre Gehäuse zum Testen an einen anderen Ort zu schicken. Klicken Sie hier, um herauszufinden, wo Sie Ihr Gehäuse testen lassen können.

Wenn Sie dies interessiert und Sie Fragen zu NEMA- oder Gehäusetypen haben, zögern Sie nicht, uns per E-Mail [email protected] zu fragen oder unten einen Kommentar zu hinterlassen.

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Weitere Informationen zu unseren Materialien und Dienstleistungen finden Sie unter: www.protocase.com

Protocase bietet Ingenieuren und Designprofis eine völlig neue Erfahrung, indem es kundenspezifische Gehäuse, Paneele und Teile mit unübertroffener Geschwindigkeit, Einfachheit und Service liefert.