鈑金結(jié)構(gòu)機柜防塵防水設(shè)計

姚琳，宋偉

鈑金結(jié)構(gòu)機柜防塵防水設(shè)計

姚琳，宋偉

（許繼電氣股份有限公司，河南許昌，461000）

鈑金結(jié)構(gòu)機柜的防塵和防水性能對機柜內(nèi)部設(shè)備安全具有重要影響。從設(shè)計意義出發(fā)，對廣泛應(yīng)用的三種防塵設(shè)計方法和四種防水設(shè)計方法進行了介紹，尤其是對二次啤塑防水設(shè)計展開了深入探討。從實際出發(fā)，根據(jù)各自的應(yīng)用特點和防塵防水等級科學(xué)合理地選擇最為合適的方法，以取得良好的客戶口碑和經(jīng)濟效益，推動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

鈑金結(jié)構(gòu)機柜；防塵設(shè)計；防水設(shè)計；防水等級；二次啤塑防水

引言

鈑金結(jié)構(gòu)機柜是將金屬薄板或型材進行組裝與焊接而形成的柜體。在不同結(jié)構(gòu)件的連接部位，不可避免地會存在縫隙，尤其是通風(fēng)散熱進出口或鎖具和緊固件連接的部位，很易進入水或灰塵，嚴重影響機柜內(nèi)設(shè)備的安全。因此，在鈑金結(jié)構(gòu)機柜設(shè)計過程中，不僅要考慮機柜材料、外殼、布線和尺寸等方面，同時還應(yīng)重點考慮其防塵防水性能。

1　防塵防水關(guān)鍵點

近年來，機柜行業(yè)發(fā)展速度較快，態(tài)勢良好。其中，鈑金結(jié)構(gòu)機柜因其自身強度高而成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)量化生產(chǎn)的獨特優(yōu)勢而得以廣泛應(yīng)用，特別是在網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)、通信與醫(yī)療器械、電子電器等行業(yè)[1]。然而，不同領(lǐng)域?qū)C柜結(jié)構(gòu)標(biāo)準要求是存在一定差異的，因此必須不斷提高設(shè)計強度與質(zhì)量，同時提高生產(chǎn)質(zhì)量，進一步完善機柜自身性能，實現(xiàn)機柜行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

由于鈑金結(jié)構(gòu)機柜主要是通過組裝和焊接而形成的柜體，所以產(chǎn)生縫隙不可避免。其中，通風(fēng)口、連接處或散熱口等多個部位未實現(xiàn)密封，而且始終暴露在空氣中，使其面臨著進水和進灰塵的風(fēng)險，對內(nèi)部控制設(shè)備產(chǎn)生了嚴重影響，增加了故障幾率，甚至?xí)︹k金結(jié)構(gòu)機柜內(nèi)部設(shè)備的保護帶來負面影響。因此，在鈑金結(jié)構(gòu)機柜設(shè)計過程中，對防塵和防水性能的設(shè)計也十分關(guān)鍵。而機柜最主要的作用就是全面保護其內(nèi)部的設(shè)備安全，觸及行業(yè)發(fā)展的核心，為此，需要對防塵防水設(shè)計給予更高度的重視。不斷增強設(shè)計質(zhì)量，確保設(shè)計工作水平，也是對鈑金結(jié)構(gòu)機柜性能予以完善的前提。

2　防塵性能設(shè)計

鈑金機柜的粉塵主要來源于外部抽取至機柜內(nèi)部的空氣，因此在設(shè)計時可主要劃分成阻止空氣進入和過濾進風(fēng)口空氣灰塵兩方面，并可繼續(xù)細化。

2.1全密閉防塵

這種全密閉設(shè)計方法比較適用于加固式、攜行式鈑金機柜中，而且在整體上運用了密封設(shè)計的方法，以避免灰塵進入，實現(xiàn)了IP6防塵等級目標(biāo)[2]。而對于機柜各個部位連接位置，應(yīng)采用橡膠或其他彈性密封材料，通過彈性材料壓縮達到密封的目的。如果彈性密封材料使用不便，或是針對不常拆卸的部位，應(yīng)使用密封膠增強密封效果。而采用熱設(shè)計方式會使得設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生熱量，這些熱量通過熱管傳遞到機殼部位，并且以機殼為載體，將熱量散發(fā)到外界空氣當(dāng)中。

2.2隔離式防塵

所謂隔離式設(shè)計方法，具體是指將鈑金機柜風(fēng)道單獨隔離，確?？諝獠贿M入機柜內(nèi)部設(shè)備的電氣元件腔體當(dāng)中。這種設(shè)計方法一般常用于加固型鈑金機柜中，而且防塵等級同樣可達到IP6。對于機柜密封部位的設(shè)計，主要是使用彈性密封材料與密封膠。在機柜散熱性能方面，主要使用強迫風(fēng)冷的方式，利用熱管把設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的熱量傳遞至風(fēng)道散熱片處，風(fēng)道中的風(fēng)扇則可從外部抽風(fēng)，進而冷卻散熱片。

2.3防塵棉與防塵網(wǎng)

防塵棉和防塵網(wǎng)阻塵的主要原理是機械式過濾。概括來講，在粉塵與防塵棉或防塵網(wǎng)相互接觸時，會遇到多層阻隔，并且使得大顆粒風(fēng)塵被吸附在防塵棉或防塵網(wǎng)中。然而，微細粉塵，特別是不超過5 μm的粉塵，很容易通過網(wǎng)眼穿過，因此防塵等級最大只能達到IP5[3]。其中，在組裝防塵棉與防塵網(wǎng)時，通常是將其夾在壓板與機柜中間。

3　防水性能設(shè)計

3.1防水條防水

使用防水條方式時，通常會使用軟性材料，如橡膠、PVC或硅膠等。而防水條通常被使用于鈑金薄片配合縫隙的位置，或柜體外殼和框架配合間隙的位置。其中，防水條工藝生產(chǎn)方式主要包括兩種：其一，利用模具所形成的彈性固態(tài)體，需在背面覆膠，并按照實際需要選擇安裝；其二，將防水材料直接膠注在接縫位置，并實現(xiàn)固化。其中后者使用范圍十分廣泛，可以利用點膠機來控制批量產(chǎn)品的防水質(zhì)量。

3.2防水結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于鈑金結(jié)構(gòu)機柜的進風(fēng)口同樣也是灰塵與水的入口，因此一定要對其進行綜合考慮。在進風(fēng)口設(shè)計方面，需采用防水結(jié)構(gòu)，其斜面是流線形式，保證板材中所殘留的水可以在自重作用下盡快滑落。另外，可以適當(dāng)減少結(jié)構(gòu)件間的螺釘連接，盡可能運用焊接結(jié)構(gòu)，在頂部添加防雨蓋[4]。與此同時，對于柜體和門板接觸的部位應(yīng)設(shè)計成導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)。

3.3輔助材料選擇

在對柜體附件結(jié)構(gòu)縫隙進行全面防護的過程中，應(yīng)使用密封膠和密封橡膠圈。而在電纜線的進出口，則需使用電纜接頭作為主要防護措施。

3.4二次啤塑防水

對于防水等級過高的鈑金結(jié)構(gòu)機柜，可以采用二次啤塑方法，可一定程度上增強防水效果。然而，這種方法也同樣存在不足之處，也就是制作難度較大，而且成本和維修費用很高。為此，這種方法一般僅使用于有特殊要求的鈑金機柜中[5]。除此之外，鈑金結(jié)構(gòu)機柜應(yīng)當(dāng)按照不同IP防護的要求，確定相對應(yīng)的外殼結(jié)構(gòu)形式、加工與安裝形式，進而不斷滿足各等級防水與防塵需求。

圖1　二次啤塑防水設(shè)計

如圖1所示，由于塑膠啤塑殘余應(yīng)力的影響，容易產(chǎn)生變形。如果使用這類產(chǎn)品進行防水，為減少變形，除增加加強骨、加大脫模斜度、增加相關(guān)位置頂出位外，必要時可在產(chǎn)品剛剛啤塑完成時進行夾具定位定型，并置于溫水中自然冷卻，減少殘余應(yīng)力[6]。

4　結(jié)語

在鈑金結(jié)構(gòu)機柜設(shè)計工作中，工作人員需重視防塵和防水性能的重要作用。只有保證鈑金機柜的全面性能都得以兼顧，才能夠確保與客戶產(chǎn)品需求相適應(yīng)，獲得客戶的認可與信賴，最終不斷增加鈑金結(jié)構(gòu)機柜企業(yè)自身的生產(chǎn)效益，進一步推動該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]王令霞, 田改俠, 王震明. 鈑金結(jié)構(gòu)機柜防塵防水設(shè)計的研究[J]. 黑龍江科技信息, 2015(27): 107-108.

[2]陳少鋒, 薛澄岐. 工業(yè)機柜設(shè)計案例庫系統(tǒng)研究[J]. 電子機械工程, 2009, 25(5): 4-7.

[3]潘彥峰, 吳麗娜, 李衛(wèi)奇, 等. 鈑金結(jié)構(gòu)的機柜設(shè)計研究[J]. 科技展望, 2015(13): 48.

[4]尹洋, 李偉. 關(guān)于鈑金結(jié)構(gòu)的機柜設(shè)計探討[J]. 企業(yè)文化旬刊, 2015(5): 224.

[5]吳麗娜, 潘彥峰, 秦坤勇. 芻議鈑金結(jié)構(gòu)的機柜設(shè)計[J]. 科技風(fēng), 2015(12): 34.

[6]呂志娟. 機柜結(jié)構(gòu)在設(shè)計中的改進研究[J]. 科技風(fēng), 2014(9): 45.

Design of Dustproof and Waterproof on Cabinet with Sheet Metal Structure

YAO Lin, SONG Wei
(XJ ELECTRIC Co., Ltd., Xuchang, Henan, 461000, China)

Performance of dustproof and waterproof on cabinet with sheet metal structure has significant impact on the safety of its internal devices. Starting with the significance of design, the widely used three methods of dustproof design and four methods of waterproof design are introduced, and especially, a waterproof design of secondary injection is deeply discussed. In practical applications, a most suitable method should be chosen scientifically and reasonably as per their respective application characteristics and rank of dustproof and waterproof, to attain considerable reputations from customer word-of-mouth and economic benefits, and further promote the sustainable development of related industry.

Cabinet with Sheet Metal Structure; Dustproof Design; Waterproof Design; Rank of Waterproof; Waterproof Design of Secondary Injection

TN957.8+3

A

2095-8412 (2016) 05-983-03工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.042

姚琳(1978-)，女，漢族，河南許昌人，工程師。主要研究方向：機械產(chǎn)品造型。