Konzepty uszczelek obudowy firmy Richard Wöhr GmbH dla specjalnych wymagań dotyczących stopnia ochrony IP, EMC i higieny

Richard Wöhr GmbH oferuje oprócz obszernego portfolio obudów, paneli przednich i systemów wejściowych (w tym klawiatur przemysłowych i klawiatur folio­wych) także przydatne i inteligentne akcesoria dla odpowiednich komponentów przemysłowych. W szczególności do produkcji lub aplikacji obudów w środowisku elektrotechnicznym i elektronicznym Wöhr® dostarcza uszczelki o różnych specyfikacjach, na przykład jako materiał płaski lub okrągły, z pianki poliuretanowej lub polietylenowej, izolujące elektrycznie lub przewodzące. Te materiały uszczelniające i izolacyjne są wytwarzane na zamówienie klienta w własnym zakresie i konfekcjonowane.

Sam wybór uszczelki lub odpowiedniego materiału uszczelniającego spośród wielu dostępnych na rynku możliwości nie wystarczy. Kluczowe jest holistyczne podejście do koncepcji uszczelniania, w której sama uszczelka odgrywa istotną rolę, ale musi być odpowiednio zaprojektowana konstrukcyjnie i poprawnie zamontowana produkcyjnie. Sztuka polega na tym, aby obudowa spełniała wymogi określonego stopnia ochrony IP, co wymaga wyboru odpowiedniej metody i jej wczesnego planowania już na etapie projektowania, we współpracy z innymi komponentami i zespołami.

Uszczelki są zazwyczaj montowane tam, gdzie konieczne jest zapewnienie ochrony przed wpływem środowiska dla podzespołów dostępnych do serwisu w nieregularnych odstępach lub w celu pokonania nieznanych lub trudnych, nietypowych sytuacji montażowych. I właśnie tam pojawiają się słabe punkty rozwiązania uszczelniającego, które nie uwzględnia konstrukcyjnych aspektów.

Uszczelka, która nie posiada mechanicznego ogranicznika i z tego powodu po otwarciu zespołu nie może zostać ponownie uformowana lub nie wykazuje funkcji powrotnej, od tego momentu traci swoją skuteczność lub może spełniać ją tylko częściowo.

Aby uwzględnić wszystkie te punkty, ważne jest, aby oprócz wymagań dotyczących (nowego) urządzenia znać także wymagania w terenie. Tylko wtedy można optymalnie dopasować mechanikę, rodzaj uszczelki i materiał uszczelniający wraz z akcesoriami, tworząc całościową koncepcję uszczelniania.

Richard Wöhr GmbH oferuje następujące technologie uszczelnień: Uszczelki piankowe z jednej lub dwóch składników, uszczelki pierścieniowe, uszczelki powierzchniowe oraz uszczelki EMI.

1. Uszczelki piankowe

Uszczelki piankowe są wysoce elastyczne, nie do zgubienia (ze względu na samohasowanie), umożliwiają precyzyjne pozycjonowanie przy jednoczesnej kompensacji tolerancji obudowy i wyróżniają się wysokim poziomem bezpieczeństwa procesu oraz elastycznością. Zazwyczaj mają stosunek rozmiarów 2:1 (szerokość x wysokość). Nie mają uderzenia i są odpowiednie do obciążeń ze wszystkich stron.

1.1. Uszczelki jednoskładnikowe

Uszczelki piankowe z elastomerów jednoskładnikowych są bezpośrednio dozowane na element do uszczelnienia.

Zalety: Możliwość realizacji nawet złożonych i małych geometrii uszczelek. Masa uszczelniająca jest gotowa do użycia, najczęściej jako system sieciujący pod wpływem wilgoci, możliwe są również warianty utwardzane UV i termicznie. Parametry uszczelki są stałe od pierwszej do ostatniej części. Funkcjonalne elementy wypełniające (np. dodatki przewodzące elektrycznie lub cieplnie) są możliwe, ale wpływają na twardość i elastyczność masy uszczelniającej.

Wady: Uszczelka jest zazwyczaj w pełni wypełniona, podczas procesu zwykle nie można regulować parametrów takich jak twardość Shore. Systemy, które wymuszają spienianie masy uszczelniającej przez mieszanie powietrza pod ciśnieniem po opuszczeniu dyszy, są zwykle kosztowne. W zależności od obróbki i materiału, widoczny może być punkt startu lub końca uszczelki, co może mieć wpływ na skuteczność uszczelnienia.

1.2. Uszczelki dwuskładnikowe

Uszczelki dwuskładnikowe są przygotowywane przed nałożeniem w mieszalniku.

Zalety: Doskonała przyczepność, szybkie procesy, właściwości uszczelniające można dobrze dostosować, masa uszczelniająca jest tania i bardzo odporna chemicznie.

Wady: Często konieczne są urządzenia do przygotowania, aby osiągnąć optymalny efekt, małe serie zwykle nie są opłacalne. Powinien być dostępny mechaniczny ogranicznik, aby zapewnić powrót uszczelki do pozycji początkowej.

2. Uszczelki pierścieniowe

Uszczelki pierścieniowe dostępne są w różnych rozmiarach (0,5 mm, 1,0 mm, 1,5 mm itd.) i dzięki szerokiemu wyborowi materiałów (np. pianka moosgummi, neopren, silikon) także jako warianty funkcjonalne – jako pełny materiał lub jako rurka.
Zalety: Dobra alternatywa przy małych seriach, możliwe funkcje takie jak przewodność i różne twardości Shore. Trójwymiarowe geometrie uszczelek mogą być odwzorowane.

Rurki pierścieniowe – ze względu na dostępność z rolki – są niemal „bez końca” dostępne w długości, co czyni je odpowiednimi także do bardzo dużych elementów. Jako pierścień można je skleić, natomiast klejenie powierzchniowe z rowkiem nie jest konieczne, w zależności od warunków. Mogą być również wkładane przez klienta i wymieniane w razie zmiany wymagań.

Wady: Wymaga głównie ręcznego montażu. Mechanicznie konieczne jest posiadanie prowadnicy (rowka) na elementach do uszczelnienia, ewentualnie konieczne jest wklejenie uszczelki.

3. Uszczelki powierzchniowe

Wybór materiału uszczelniającego jest kluczowy w przypadku uszczelek powierzchniowych, ponieważ odporność materiału i jego struktura (porowata lub zamkniętokomórkowa) wpływają na zachowanie systemu uszczelniającego.

Również ważne jest tutaj zdolność uszczelki do powrotu do pierwotnego kształtu, aby zapewnić skuteczność uszczelnienia nawet po serwisie.

Zalety: Można je konfigurować laserowo nawet dla małych serii, ale produkcja dużych serii jest bardzo opłacalna dzięki cięciu taśmą stalową. Przy uszczelkach przeciwpyłowych możliwa jest wersja „wstrząśnięta” w kształcie litery L, która jest tańsza, ponieważ oszczędza materiał.

Wady: Wykonanie musi być odpowiednio dopasowane do elementu i może być wykonane tylko przy dobrej jakości obróbki i pod określonymi warunkami. Również tutaj mechaniczny ogranicznik końcowy powinien chronić uszczelkę przed nieodwracalnym wciśnięciem.

4. Uszczelki EMI

Uszczelki zapewniające zgodność elektromagnetyczną zwykle nie są wystarczające jako ochrona przed wodą. Są przewodzące i służą do utworzenia niskooporowej, zamkniętej powierzchni, która tłumi emisje i zakłócenia elektromagnetyczne.

Uszczelnienie kompletnych systemów można również zapewnić za pomocą konstrukcyjnych środków pojedynczych lub odpowiednio inteligentnych akcesoriów (dodatkowo), np. specjalnej ramy uszczelniającej dla klawiatury folio­wej, nakładki na mechanikę z dekoracyjną folią lub specjalnych korków odprowadzających i elementów wyrównujących ciśnienie. Ostatnie od wielu lat są standardowym wyposażeniem Richard Wöhr GmbH i będą przedstawione poniżej, ponieważ w istotny sposób przyczyniają się do trwałej i długoterminowej funkcjonalności obudowy, także przy zmieniających się warunkach środowiskowych (np. wilgotność, ciśnienie powietrza i wahania temperatury).

Korek odprowadzający i wyrównujący ciśnienie (klimastutzen) zapewnia stały wyrównanie ciśnienia między obudową/rozdzielnią a otoczeniem. Zapobiega to przegrzewaniu się i minimalizuje kondensację, chroniąc elementy elektroniczne przed korozją. Woda dostająca się do urządzenia oraz powstałe kondensaty są autonomicznie odprowadzane przez klimastutzen.

Element wyrównujący ciśnienie montuje się na zewnątrz obudowy i zapewnia stały wyrównanie ciśnienia. Może być przykręcony do gwintu lub przez otwór za pomocą nakrętki.

Ważną cechą tych elementów jest wysoka przepuszczalność powietrza przy jednoczesnym dużym zatrzymywaniu wody. Dzięki temu ciśnienie wewnętrzne zamkniętych obudów jest dostosowane do ciśnienia otoczenia, jednocześnie zapobiegając przedostawaniu się wody.

To wyrównanie ciśnienia jest również możliwe w połączeniu z przepustami kablowymi („oddychające” przepusty kablowe).

Wöhr® oferuje również elementy, które odprowadzają wodę z wnętrza obudowy i opcjonalnie umożliwiają wyrównanie ciśnienia. Za pomocą wbudowanej, dwustronnie przepuszczalnej membrany powietrznej i wodoodpornej membrany zapewniającej IP66, IP68, a nawet IPX9.

Seria GH02/KVDAE łączy przepusty kablowe i elementy wyrównujące ciśnienie. Dzięki mikroporowatej, szczelnej membranie zapewnia wyrównanie różnic ciśnienia wewnątrz i na zewnątrz obudowy, minimalizując powstawanie kondensatu. Seria GH02/KVDAE jest idealna do zastosowań w sterownikach i rozdzielnicach w przemyśle spożywczym, automatyce budynkowej, technice transportowej i energetyce.

Dzięki „oddychającej” wprowadzeniu kabli spełnione są wszystkie kluczowe właściwości przepustu kablowego, co pozwala zaoszczędzić koszty. Nie są potrzebne dodatkowe elementy ani osobna instalacja czy wiercenia.

Z powodu identycznych rozmiarów stare przepusty kablowe można łatwo wymienić na nową serię GH02/KVDAE. Są one również dostępne jako przepusty EMI (elektromagnetyczna zgodność) z częściami wewnętrznymi zgodnie z DIN 89345.

Ostatecznie do opracowania odpowiedniej koncepcji uszczelnienia potrzebna jest odpowiednia wiedza i doświadczony partner, który wesprze projektowo. Wybór koncepcji uszczelnienia musi być rozpatrywany globalnie i nie jest to tylko mały parametr, ale kluczowy dla funkcjonalności końcowego produktu w procesie produkcji obudów i urządzeń. Richard Wöhr GmbH wspiera swoich klientów w wyborze i opracowaniu koncepcji uszczelniania od projektowania, przez produkcję, aż po montaż.