Duurzame Behuizingen Ontwerpen: Elektronica Beschermen Tegen Water en Vuil

Ik wilde een deel van mijn ervaring en kennis delen over hoe behuizingen te ontwerpen die beschermen tegen water en vuil. Dit roept onvermijdelijk de kwestie van NEMA of IP standaarden op, maar soms is er verwarring over hoe deze werken. Ik schrijf dit om richting te geven aan ontwerpers die dit onderwerp aanpakken. Voor de eenvoud beperk ik me tot NEMA, maar de principes zijn exact hetzelfde als u IP gebruikt, dus dit blijft relevant voor u.

Voordat we beginnen, wil ik benadrukken dat ontwerpers duidelijk moeten overwegen wat ze proberen te bereiken.

Zijn ze alleen op zoek om milieubescherming te bereiken? Of proberen ze aan een formele eis te voldoen om een NEMA standaard te halen (die door een klant of manager opgelegd kan zijn)?

Ik heb duizenden maatwerk behuizingen zien komen bij Protocase met milieubeschermingseisen, en de meeste van deze behuizingbestellingen hebben alleen milieubescherming nodig. Onze klanten zullen vaak NEMA standaarden gebruiken om uit te leggen wat ze van hun behuizing nodig hebben, zoals een bepaalde weerstand tegen stof, vuil of water, maar hoeven niet formeel aan NEMA's standaarden te voldoen.

Soms zien we wel een klant die een formele NEMA vereiste moet halen, wat testen noodzakelijk maakt. Hoewel Protocase geen testen van behuizingen aanbiedt om NEMA vereisten te verifiëren, zullen sommige van onze klanten hun behuizingen naar een derde partij testfaciliteit sturen om formele certificering te ontvangen dat ze aan de eisen voldoen. In dat geval zijn de principes die ik hieronder beschrijf hetzelfde.

NEMA Classificatie Begrijpen

Het document "NEMA Enclosure Types" is ingesteld om gestandaardiseerde productspecificaties voor elektrische apparaten te promoten. Basis, de rol van NEMA standaarden is om te specificeren hoe een behuizing moet presteren om de classificatie te halen. Specifiek gaan NEMA standaarden over het volgende:

1. Beschermen van personeel tegen gevaarlijke interne onderdelen
2. Beschermen van apparatuur binnen de behuizing tegen milieugevaren

Wat NEMA niet doet, is voorschrijven hoe een behuizing ontworpen en geproduceerd moet worden om aan prestatiespecificaties te voldoen; dat behandel ik in de volgende sectie.

De NEMA standaard dekt een groot aantal behuizingstypen. Onze klanten gaan echter doorgaans met de volgende subset van gangbare typen:

• NEMA Type 1 — Algemeen doel, voor binnengebruik, biedt bescherming tegen menselijke contact met spannende onderdelen en tegen vuil zoals stof.
• NEMA Type 2 — Doorgaans binnengebruik en drupvrij. Dit type biedt dezelfde bescherming als Type 1, maar voegt bescherming toe tegen druppende en lichte spatwater.
• NEMA Type 4, 4X — Dit type wordt doorgaans zowel binnen als buiten gebruikt. Het is waterdicht, stofdicht en hagelbestendig. Het biedt dezelfde bescherming als Type 1, 2 en beschermt tegen toegang van vallend vuil, regen, hagel en sneeuw. Het beschermt ook tegen schade door externe ijsvorming en spat- en slanggericht water. Het is roestbestendig (de "X" in 4X duidt op corrosiebestendigheid).
• NEMA Type 5 — Doorgaans binnengebruik, dit behuizingstype is stofdicht. Het biedt dezelfde bescherming als Type 2, maar met toegevoegde packingen voorkomt het toegang van bezinkende stof, lint, vezels en vliegen.
• NEMA Type 6, 6P — Dit type kan binnen of buiten gebruikt worden en is onderdompelbaar. Het biedt dezelfde bescherming als Type 4, maar Type 6 voegt bescherming toe tegen occasionele tijdelijke onderdompeling, terwijl Type 6P bescherming toevoegt tegen langdurige onderdompeling op beperkte diepte.

Let op dat al deze typen personeel beschermen tegen toegang tot gevaarlijke delen.

Voor een volledige lijst van NEMA behuizingstypen, klik hier.

In de volgende sectie bespreek ik verschillende families van behuizingen en hoe ze kunnen beschermen tegen de milieugevaren die door NEMA worden aangesproken.

Behuizingstypen voor het Voldoen aan NEMA Vereisten

Maatwerk Platenmetaal Behuizingen

Dit type behuizing is zeer capabel in bescherming tegen stof, vuil en spat- of drupwater. Platenmetaal behuizingen kunnen ontworpen worden om te voldoen aan de vereisten van NEMA Types 1, 2, 4, 4X en 5. Echter, als uw behuizing onderdompeling in water vereist, is dit niet de beste keuze voor u. Hier zijn enkele richtlijnen:

• NEMA Type 1: We adviseren een simpele twee-delige behuizingstijl die volledig bedekt is aan de bovenzijde. (Een L-vorm, U-vorm of Extrudeerde Behuizing zou werken).
• NEMA Type 2: We adviseren overlappende flenzen op alle open naden van de behuizing, met aanspullen, puntlassen of proplassen om de naden te bevestigen. Afhankelijk van de ernst van de omgeving, kunnen volledig gelaste naden vereist zijn. Een U-vorm behuizing werkt het beste, omdat er minder naden te lassen zijn.
• NEMA Type 4,4X: We adviseren volledig gelaste naden en het gebruik van packingen. Packingen worden aanbevolen voor alles waar water in de buurt is of op de behuizing gericht wordt. In de meeste toepassingen van deze categorie behuizing pakking, zullen schuimstrippen of een vol pakkingstuk volstaan. Bevestigingsmiddel afdichting is vereist zodra u water in de vergelijking brengt, dus adviseren we het afdichten van de bevestigingsmiddelen. Bevestigingsmiddel afdichting kan op veel manieren gedaan worden, waaronder:

• • Strategische plaatsing van bevestigingsmiddelen zodat ze niet de binnenkant van de behuizing in steken.
  • Monteren met afdichtende schroeven (deze zijn off-the-shelf verkrijgbaar en hebben een O-ring onder de kop van de schroef. Uw Account Manager kan u meer informatie geven).
  • Een sluiting of slot gebruiken om de behuizing dicht te maken. Scharnieren zijn ook populair in deze stijl behuizing.

Om Type 4X te bereiken, kies een corrosiebestendig materiaal zoals roestvrij staal, aluminium of galvanneal, en volg de bovengenoemde aanbevelingen.

• NEMA Type 5: We adviseren overlappende flenzen op alle open naden van de behuizing of volledig gelaste naden, afhankelijk van de omgeving. Opnieuw, een U-vorm behuizing werkt het beste voor dit ontwerp.

Maatwerk CNC Gefreesde Behuizingen

Als u op zoek bent naar een behuizing die in water gedompeld kan worden, is dit het. Een CNC gefreesde behuizing kan ontworpen worden om NEMA Types 1, 2, 4(X) en 5 te halen. Het kan ook volledig afgedicht worden, en met de juiste O-ring of packingen, waterdicht gemaakt worden, voldoende om te beschermen tegen diepe vloeistofonderdompeling en daarmee NEMA Type 6(P) te halen.

Houd het volgende in gedachten bij het ontwerpen van dit type behuizing voor wateronderdompeling:

• De behuizing moet zo ontworpen zijn dat het aantal naden te afdichten geminimaliseerd wordt; met minder onderdelen en naden is er minder kans op waterintrusie.
• Omdat deze gefreesd zijn, is aluminium verreweg de beste optie. Het is mogelijk om met roestvrij staal te werken, maar de freeskosten zouden veel hoger zijn. Andere opties zijn niet voldoende corrosiebestendig.
• Als u een O-ring in het ontwerp integreert, houd de O-ring naar de binnenkant van de gaten die gebruikt worden om de behuizing te monteren, om lekkage door bevestigingsmiddelen te voorkomen.
• Voor de finale montage, het toepassen van gelijkmatig moment op schroeven om een gelijkmatige O-ring compressie te garanderen wordt aanbevolen. De schroefgrootte voor montage moet toenemen naarmate de behuizing groter wordt.
  • Let op: Overweeg schroefafstand bij het ontwerpen van uw behuizing. Als schroeven te ver uiteen staan, kan de afdichting beïnvloed worden, wat de effectiviteit van uw behuizing om waterdicht te zijn in het geding brengt.

Off the Shelf (OTS) Giet Behuizingen met CNC Gefreesde Maatwerk

We bieden ook een lijn van Customizeerbare Giet Behuizingen aan, die off the shelf (OTS) gegoten behuizingen zijn en die we voor u aanpassen. Ze kunnen waterdicht zijn met het juiste ontwerp en afdichtingen en zijn zeer vergelijkbaar met onze maatwerk CNC Gefreesde Behuizingen. Met minimale aanpassingen of uitsnijdingen, samen met de juiste packingen of O-ring, kan dit behuizingstype NEMA Type 6(P) halen. Dit type behuizing zal ook NEMA Types 1, 2, 4(X) en 5 gemakkelijk halen.

Echter, er zijn twee grote verschillen tussen OTS Giet en maatwerk gefreesde behuizingen:

• Als u OTS Giet gebruikt, starten we vanaf een kant-en-klaar behuizing, dus u bent beperkt tot een voorraadgrootte en vorm.
• OTS is significant goedkoper (omdat geen materiaal verspild wordt bij de productie van de Giet OTS behuizing, terwijl de maatwerk gefreesde behuizing uit een massief blok materiaal gemaakt wordt).

Dus, als u met de grootte- en vormbeperkingen kunt leven, is een aanpasbare giet behuizing de economische keuze.

Met deze behuizing, net als met maatwerk gefreesde behuizingen, als u waterdichtheid wilt bereiken, moet u ervoor zorgen dat elk item dat de behuizing penetreert (connectoren, schakelaars, etc.) geschikt waterdicht is, en uitgerust met een pakking of afgedicht zoals nodig.

Zoals ik hierboven vermeldde, voert Protocase geen NEMA/IP testen uit in onze productiefaciliteit, maar sommige klanten kiezen ervoor om hun behuizingen elders te laten testen. Om te ontdekken waar u uw behuizing kunt laten testen, klik hier.

Als u dit interessant vindt en vragen heeft over NEMA of behuizingstypen, aarzel niet om ons te vragen via info@protocase.com of door hieronder te reageren.

Voor meer informatie over onze materialen en diensten, bezoek: www.protocase.com

Protocase levert een volledig nieuwe ervaring aan ingenieurs en ontwerpprofessionals door maatwerk behuizingen, panelen en onderdelen te leveren met ongekende snelheid, eenvoud en service.