-
Produkty i rozwiązania
- Technika lotnicza, kosmiczna i obronna
- Magazynowanie płynów
- Sprężone powietrze i gaz
- Sprężarki
- Połączone IoT rozwiązania
- Napędy dyskowe
- Filtry silnika i części
- Systemy części oryginalnych do silników
- Turbiny gazowe
- Hydraulika
- Pył przemysłowy, pary i mgły
- Membrany
- Proces
- Druk produkcyjny
- Półprzewodniki
- Wentylacja
-
Wszystkie branże
- Przemysł lotniczy
- Rolnictwo
- Przemysł motoryzacyjny
- Biotechnologia
- Budownictwo
- Obrona
- Napędy dyskowe
- Elektronika
- Energia
- Żywność i napoje
- Leśnictwo
- Przemysł poligraficzny
- Proces przemysłowy
- Produkcja
- Przemysł morski
- Transport materiałów
- Sektor medyczny
- Górnictwo
- Opakowania
- Sektor farmaceutyczny
- Układ napędowy
- Wytwarzanie energii
- Kolej
- Transport
- O nas
Autorzy: Jake Sanders i Ashley Merrill, dział Integrated Venting Solutions firmy Donaldson
Włączenie odpowiedniej wentylacji staje się kluczowym czynnikiem przy opracowywaniu nowych produktów i obudów. Konieczność zapobiegania przedostawaniu się ciekłych i stałych zanieczyszczeń do obudów, przy jednoczesnym zapewnieniu swobodnego przepływu gazów przez te obszary oznacza, że wentylacja odgrywa kluczową rolę w prawidłowym działaniu urządzeń. Dobrze zaprojektowana wentylacja ochronna Weld-Fit do szaf chroni wrażliwe urządzenia, a także jest pomocna w przedłużeniu żywotności uszczelek i uszczelnień stosowanych w obudowach.
Właściwa specyfikacja rozwiązań wentylacyjnych ogólnie zależy od trzech czynników: ochrony przed wnikaniem, przepływu powietrza i metody mocowania. Wszystkie trzy czynniki są ważne, przy czym każdy z nich może stać się ważniejszy, w zależności od zastosowania, warunków pracy i innych czynników. Aby znaleźć najlepsze rozwiązanie wentylacyjne, trzeba dokładnie zrozumieć każdy czynnik, wraz ze zintegrowanym podejściem do określenia względnej ważności każdego z nich. Zintegrowane rozwiązanie wentylacyjne (IVS) równoważy te czynniki, aby znaleźć optymalne rozwiązanie do każdej sytuacji.
Stopień ochrony (IP)
Przy ocenie rozwiązań wentylacyjnych jednym z kluczowych parametrów, które należy wziąć pod uwagę, jest stopień ochrony przed wnikaniem (IP). Zdefiniowany przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC) w normie 60529, stopień ochrony IP jest dwucyfrową liczbą wskazującą skuteczność uszczelnienia obudów przed wnikaniem ciał obcych i wilgoci. Pierwsza cyfra oznacza ochronę przed ciałami obcymi, takimi jak części ruchome, zanieczyszczenia i pył. Druga cyfra wskazuje poziom ochrony przed wilgocią, jak krople, aerozole i zanurzenie w cieczy. Wyższa liczba oznacza wyższy stopień ochrony.
Na przykład obudowa, która zapewnia jedynie ochronę przed obiektami wielkości ludzkiej dłoni i pionowo spadającą wodą, miałaby stopień ochrony IP 11. Obudowa zapewniająca pełną ochronę przed pyłem i strumieniami wody o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem miałaby stopień ochrony IP 69k. Tabela 1 przedstawia różne poziomy stopnia ochrony IP.
Tabela 1: Wartości stopnia ochrony (IP)
| IP | Pierwsza cyfra (wnikanie przedmiotów stałych) | Druga cyfra (ochrona przed wilgocią) |
|---|---|---|
| 0 | Bez ochrony | Bez ochrony |
| 1 | Obiekty o rozmiarze powyżej 50 mm (np. ręce, duże narzędzia) | Spadające pionowo krople wody lub skropliny |
| 2 | Obiekty o rozmiarze powyżej 12,5 mm (np. palce, mniejsze narzędzia) | Spadające krople wody, jeśli obudowa jest przechylona do 15 stopni względem pionu |
| 3 | Obiekty o rozmiarze powyżej 2,5 mm (np. przewody) | Strumienie wody z dowolnego kierunku, nawet jeśli obudowa jest pochylona do 60 stopni względem pionu |
| 4 | Obiekty o rozmiarze powyżej 1 mm (np. cienkie przewody) | Rozpryski wody z dowolnego kierunku |
| 5 | Ograniczona ochrona przed wnikaniem pyłu (brak szkodliwego osadu) | Strumienie wody pod niskim ciśnieniem z dowolnego kierunku; dozwolone ograniczone wnikanie |
| 6 | Całkowita ochrona przed wnikaniem pyłu | Strumienie wody pod wysokim ciśnieniem z dowolnego kierunku; dozwolone ograniczone wnikanie |
| 7 | Nie dotyczy | Krótkie okresy zanurzenia w wodzie |
| 8 | Nie dotyczy | Długie okresy trwałego zanurzenia w wodzie |
| 9k | Nie dotyczy | Natrysk wodą o wysokiej temperaturze, z niewielkiej odległości i pod wysokim ciśnieniem |
Stopnie ochrony IP są przydatnym narzędziem w dopasowaniu charakterystyk wentylacji do wymogów produktu. Na przykład samochodowy system oświetlenia przedstawiony na rys. 1 może być narażony zarówno na działanie pyłu, jak i wilgoci, ale niekoniecznie na zanurzenie w wodzie, i dlatego wystarczy mu stopień ochrony IP 55 lub 66. Urządzenie elektroniki użytkowej, które prawdopodobnie nie będzie narażone na działanie pyłu i wody, może mieć stopień ochrony IP 44. Jeśli urządzenie elektroniczne ma wytrzymać większe narażenie na działanie pyłu i możliwe zanurzenie w wodzie, stopień ochrony IP mógłby zostać zwiększony do 67 lub 68.
Można tworzyć różne kombinacje wartości IP, w zależności od warunków pracy i kosztów. Różnorodne zastosowania, takie jak motoryzacja, wyroby medyczne, opakowania i elektronika użytkowa, stanowią unikalne środowisko, które należy uwzględnić w wymogach stawianych stopniowi ochrony IP. Wyższy stopień IP nie zawsze zapewnia najlepsze rozwiązanie; wyższa ochrona przed wnikaniem wody może negatywnie wpłynąć na przepływ powietrza.
Wymogi dotyczące przepływu powietrza
Wymogi dotyczące przepływu powietrza — oprócz stopnia ochrony IP — mają kluczowe znaczenie w procesie wyboru wentylacji. Otwory wentylacyjne są zazwyczaj przeznaczone do wyrównania ciśnienia wewnątrz i na zewnątrz obudowy. Wyższy przepływ powietrza zapewnia szybsze wyrównanie i niższe maksymalne różnice ciśnień. Wraz ze wzrostem ciśnienia w układzie ujawni się najsłabszy punkt, dlatego też odpowiednio zaprojektowana wentylacja odprowadza ciśnienie z wrażliwych elementów i utrzymuje właściwy przepływ powietrza. Prawidłowe działania takich urządzeń, jak czujniki samochodowe w dużym stopniu zależy od układów wentylacyjnych mających na celu wyrównanie ciśnienia.
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy określaniu wymogów dotyczących przepływu powietrza, obejmują całkowity czas odprowadzenia (ewakuacji) ciśnienia z obudowy i ciśnienia robocze wewnątrz obudowy. Prawidłowa wentylacja pomaga zminimalizować różnice ciśnień wewnątrz i na zewnątrz obudowy, a większe otwory wentylacyjne zmniejszają czas ewakuacji i różnice ciśnienia występujące w układzie.
Rys. 2: Odpowiednia wentylacja równoważy przepływ powietrza i ochronę przed wnikaniem.
Należy również wziąć pod uwagę szybkość zmian ciśnienia. Zmiany ciśnienia są często spowodowane zmianami temperatury wewnątrz obudowy w wyniku zmian temperatury otoczenia, oświetlenia słonecznego, ciepła wytwarzanego przez układy elektroniczne lub narażenia na działanie wilgoci. W niektórych zastosowaniach ciśnienie może zmienić się bezpośrednio w wyniku ściśnięcia obudowy, zmiany wysokości nad poziomem morza, zanurzenia, reakcji chemicznych w obudowie i innych czynników. Wraz ze wzrostem szybkości zmian ciśnienia należy zapewnić większy przepływ powietrza. Wyższy przepływ powietrza może również zapewnić inne korzyści, takie jak poprawa czasu reakcji czujników elektronicznych wewnątrz obudów.
Choć wymogi dotyczące przepływu powietrza mogą mieć krytyczne znaczenie, należy je wyważyć wraz z ochroną przed wnikaniem. Gdy ochrona przed wnikaniem jest zwiększona, przepływ powietrza może być zagrożony i na odwrót. Właściwe rozwiązania wentylacyjne znajdują „punkt równowagi” zoptymalizowanego przepływu powietrza i ochrony przed wilgocią, co przedstawiono schematycznie na rys. 2.
Na rys. 3 przedstawiono, w jaki sposób rozmiary filtrów i medium wpływają na reakcję na ciśnienie. Dwa różne otwory wentylacyjne o dwóch różnych rozmiarach, z których każdy umieszczono na obudowie poddanej działaniu wykładniczej, 20-stopniowej zmiany temperatury, wykazują odmienny spadek ciśnienia w czasie. Zasadniczo medium o wyższej przepuszczalności zapewnia większy przepływ powietrza i niższy spadek ciśnienia.
Metoda mocowania
Innym kluczowym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy odpowietrzaniu, jest metoda mocowania. Jeśli nawet przy odpowiednim stopniu ochrony IP i specyfikacji przepływu powietrza wentylacja nie zostanie prawidłowo podłączona, jej skuteczność może być zmniejszona. Typowe opcje mocowania wentylacji ochronnej obudowy obejmują: mocowanie wkręcane typu Screw-Fit, zatrzaskowe typu Snap-Fit, wciskane typu Press-Fit i spawane typu Weld-Fit (przy użyciu technik cieplnych lub ultradźwiękowych). Próbki tych opcji przedstawiono na rys. 4.
Screw-Fit
Snap-Fit
Press-Fit
Każda metoda mocowania ma swoje zalety w określonych sytuacjach. Gwintowane wentylacje EPV można często zintegrować z istniejącym sprzętem, takim jak obudowy ochronne, oprawy oświetleniowe, urządzenia i inne obudowy, w których wymagana jest wentylacja ochronna i konieczne jest zabezpieczenie tej wentylacji.
Zatrzaskowe wentylacje EPV typu Snap-Fit można również zintegrować z istniejącym sprzętem i są one przydatne, gdy wymagany jest szybki montaż. Niektóre wentylacje EPV wciskane typu Press-Fit, często stosowane w urządzeniach elektronicznych o ograniczonej przestrzeni, składają się z membrany filtracyjnej i reagującego na ciśnienie pierścienia klejącego mocującego filtr do urządzenia.
Rys. 5: wentylacja Weld-Fit zawiera materiał wentylacyjny bezpośrednio w obudowie.
W niektórych przypadkach wentylacja ochronna Weld-Fit do szaf może być wbudowana bezpośrednio w obudowę w zespole wentylacyjnym, jak pokazano na rys. 5. Takie podejście często stosuje się w urządzeniach, w których kleje nie są odpowiednie, gdzie występują niezgodności chemiczne materiałów, skrajne temperatury lub wymagane jest fizyczne zabezpieczenie ścieżki filtra. Takie podejście może również uprościć montaż w urządzeniu. W takich sytuacjach często stosuje się metody spawane Weld-Fit w połączeniu z formowaniem wtryskowym z bezpośrednim wiązaniem.
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy ocenie metod mocowania, obejmują skład materiału, do którego mocuje się wentylację, zgodność chemiczną materiałów, warunki robocze, takie jak temperatura i ciśnienie oraz warunki montażu. Niezależnie od metody mocowania, zintegrowane podejście często jest najwydajniejszym rozwiązaniem. Jeśli dostawca wentylacji może dostarczyć zintegrowane rozwiązanie wentylacyjne, a nie sam otwór wentylacyjny, który trzeba zainstalować osobno, projektanci i producenci mogą skupić się na wymogach produktu, a nie na metodzie mocowania. Długoterminowe korzyści pod względem kosztów i wydajności można uzyskać, jeśli wentylacje są odpowiednio przymocowane i dłużej działają.
Wszystko w jednym zespole
Oceniając trzy kluczowe czynniki wentylacji, projektanci i producenci muszą wziąć pod uwagę wszystkie z nich i określić, które są najważniejsze w określonych sytuacjach. Stopień ochrony IP, przepływ powietrza i metoda mocowania mogą odgrywać ważną rolę, przy czym w niektórych sytuacjach jeden lub więcej czynników ma większą wagę.
Materiały i właściwości filtracyjne mogą również być ważne. Mogą to być następujące specjalne właściwości:
- Oleofobowość — odpychanie oleju
- Hydrofobowość — odpychanie wody
- Wysoka sprawność — skuteczność w usuwaniu cząstek stałych ze strumienia powietrza
- Wysoka czystość — utrzymanie czystości w obudowach
- Opcje adsorbentu — usuwanie zapachu, lotnych substancji organicznych, par i gazów
Biorąc pod uwagę różne czynniki, zintegrowane podejście jest kluczem do udanej specyfikacji rozwiązania wentylacyjnego. Wentylacja nie jest procesem uniwersalnym, a czynniki mogą odgrywać różne role w różnych projektach. Im wcześniej można przeprowadzić proces selekcji podczas projektowania systemu i oceny kluczowych czynników, tym więcej dostępnych opcji i większe prawdopodobieństwo sukcesu.
Masz więcej pytań na temat naszych zintegrowanych rozwiązań w zakresie wentylacji?
Ashley Merrill jest kierownikiem ds. marketingu produktów globalnych w zespole Integrated Venting Solutions w firmie Donaldson. Uzyskała dyplom licencjata zarządzania biznesem (BSBA) na Uniwersytecie Drake’a i dyplom MBA na Uniwersytecie Iowa. Kariera Ashley obejmuje 14 lat doświadczenia w branży pojazdów ciężkich, motoryzacyjnej i chemicznej.
Close
