Überlegungen zur Konstruktion von Steuergehäusen in rauen Umgebungen
Fast alle vorzeitigen Ausfälle von Schaltschränken sind das Ergebnis einer Unterspezifikation in mindestens einem der vier Bereiche: Scharnier, Verriegelung, Dichtung und Klimaregelung. Jeder dieser Bereiche erfordert besondere Überlegungen und Konstruktionselemente, damit er seine Aufgabe erfüllen kann. Gehäuse haben die Aufgabe, empfindliche Steuerungen in unterschiedlichen rauen Umgebungen zu schützen. Werden diese verschiedenen Umgebungsbedingungen bei der Systemkonstruktion nicht berücksichtigt, kann dies zu Schäden und kostspieligen Ausfallzeiten führen. Um ein Gehäuse mit Eigenschaften zu spezifizieren, die für raue Umgebungen geeignet sind, müssen die vier Aspekte des Designs berücksichtigt werden, die häufig übersehen werden. Diese Liebe zum Detail von Anfang an verbessert die Langlebigkeit des Designs.
Scharnier
Das Scharnier sichert dicht ab und erhöht die Sicherheit des Gehäuses. Material aus Edelstahl und aushängbare Scharniere an der Gehäusetür eignen sich am besten für raue Umgebungen, um vorzeitigen Ausfällen vorzubeugen.
Außerdem ist das Gehäuseinnere dank der aushängbaren Scharniere einfach zugänglich, was Modifikationen, Integration, Wartung und Inspektionen vereinfacht. Die leistungsstärksten Scharniere sind robust, abnehmbar und aus einem haltbaren Material gefertigt.
Verschluss
Bei der Auswahl von Verschlüssen, die einer rauen Umgebung standhalten, ist das Material maßgebend. Standardverschlüsse für Industriegehäuse aus verzinktem Material sind kostengünstig, eigenen sich in der Regel aber nicht für raue Umgebungen. Für die komplette Verriegelung ist Edelstahl die ideale Lösung.
Ein ordentlich konzipierter Verschluss erleichtert den Zugang zum Gehäuse und bleibt langfristig funktionsfähig. Wenn ein Werkzeug erforderlich ist, um ein Gehäuse zu verriegeln und vollständig zu sichern, wird dieser Schritt im Außeneinsatz leicht vergessen, wodurch die Steuerung Umwelteinflüssen ausgesetzt bleibt und Flüssigkeiten wie Regen in Anwendungen für den Außenbereich eindringen können.
Dichtung
Bei einem Gehäuse sind optimale Konstruktion und perfektes Design für raue Umgebungen zwar unerlässlich, doch damit das Gehäuse auch wirklich dicht ist, darf eine zentrale Komponente nicht fehlen: eine höchst zuverlässige Dichtung. Dichtungen sind die häufigste Schwachstelle bei Steuergehäusen. Dichtungen und ihre Klebstoffe müssen aus Materialien hergestellt sein, die für die Umgebung geeignet sind, in der sie angebracht werden. Hohe Luftfeuchtigkeit, hohe Temperaturschwankungen und Umgebungschemikalien können einige der gängigsten Dichtungsmaterialien wie Polyurethanschaum schnell porös machen. Ein besseres Material wie Silikon oder eine klebstofffreie, druckaktivierte Silikondichtung hat sich für schwierigere Anwendungsfälle wie bei der Abwasseraufbereitung sowie bei Öl und Gas bewährt. Die Dichtung ist der wichtigste Punkt der Konstruktion, denn sie schützt das Gehäuse vor externen Flüssigkeiten, Feuchtigkeit und Nässe.
Klimatisierung
Wenn es um den Schutz der Metalle in üblichen Kühlsystemen geht, müssen Bedingungen in rauen Umgebung unbedingt bedacht werden. Dazu gehören Kupferschläuche und herkömmliche Verdunstungs- oder Kondensationsspiralen zum Kühlen des Inneren des Gehäuses. Diese Spiralen, Kupfer- und Hartlötmaterialien lassen sich leicht durch spezielle Beschichtungen schützen, die für diese rauen Umgebungen entwickelt wurden, wie bei Klimaanlagen für extreme Umgebungen oder anderen Klimasystemen mit modernen Korrosionsschutzpaketen. Gehäuse können aufgrund von externen Faktoren wie direkter Sonneneinstrahlung, warmen Prozessgeräten oder internen Faktoren wie der Wärmebelastung von Komponenten im Gehäuse überhitzen. Wärme kann Schäden verursachen und die Lebensdauer elektrischer Geräte erheblich verkürzen. Jeder Temperaturanstieg um 10 °C/18 °F über die übliche Raumtemperatur hinaus senkt die Lebenserwartung elektronischer Komponenten um die Hälfte.
Ratings verstehen
Wenn für Gehäuse Konstruktionselemente festgelegt werden sollen, dann sollte man auf das jeweilige Rating, also Bewertungen, und deren ausstellende Stelle achten. Die National Electrical Manufacturers Association (NEMA) und Underwriters Laboratories Inc. (UL) (beides US-amerikanische Organisationen) und die Canadian Standards Association (CSA) sind in Nordamerika allgemein anerkannte Standardbewertungsorganisationen. Ihre Bewertungen basieren auf ähnlichen Anwendungsbeschreibungen und erwarteter Leistung. UL und CSA erfordern Gehäuseprüfungen durch qualifizierte Prüfer. UL sendet zudem Prüfer*innen zu Herstellern und Integratoren, um sicherzustellen, dass die vorgeschriebenen Methoden und Materialspezifikationen eingehalten werden. NEMA erfordert keine Tests in einem national anerkannten Testlabor (Nationally Recognized Testing Laboratory, NRTL) und überlässt die Konformität vollständig dem Hersteller. IP-Schutzarten, sofern nicht mit einem Zertifikat von einem NRTL kombiniert, erfolgen ebenfalls in Selbsterklärung ohne Rechenschaftspflicht für Audits oder Verfahren. Wichtig ist auch, dass ein integriertes Gehäuse-Rating nur so hoch sein kann, wie das niedrigste Rating der Komponenten, die die Oberfläche des Gehäuses durchdringen, wie z. B. ein HMI-Bildschirm oder eine Drucktaste. Deshalb ist es entscheidend, sicherzustellen, dass sowohl das Gehäuse als auch die Komponenten für raue Umgebungen geeignet sind.
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