鈑金結構機柜防塵防水設計

姚琳，宋偉

鈑金結構機柜防塵防水設計

姚琳，宋偉

（許繼電氣股份有限公司，河南許昌，461000）

鈑金結構機柜的防塵和防水性能對機柜內部設備安全具有重要影響。從設計意義出發，對廣泛應用的三種防塵設計方法和四種防水設計方法進行了介紹，尤其是對二次啤塑防水設計展開了深入探討。從實際出發，根據各自的應用特點和防塵防水等級科學合理地選擇最為合適的方法，以取得良好的客戶口碑和經濟效益，推動行業的可持續發展。

鈑金結構機柜；防塵設計；防水設計；防水等級；二次啤塑防水

引言

鈑金結構機柜是將金屬薄板或型材進行組裝與焊接而形成的柜體。在不同結構件的連接部位，不可避免地會存在縫隙，尤其是通風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，嚴重影響機柜內設備的安全。因此，在鈑金結構機柜設計過程中，不僅要考慮機柜材料、外殼、布線和尺寸等方面，同時還應重點考慮其防塵防水性能。

1　防塵防水關鍵點

近年來，機柜行業發展速度較快，態勢良好。其中，鈑金結構機柜因其自身強度高而成本低，能夠實現量化生產的獨特優勢而得以廣泛應用，特別是在網絡、工業、通信與醫療器械、電子電器等行業[1]。然而，不同領域對機柜結構標準要求是存在一定差異的，因此必須不斷提高設計強度與質量，同時提高生產質量，進一步完善機柜自身性能，實現機柜行業的可持續發展。

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

2　防塵性能設計

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

2.1全密閉防塵

這種全密閉設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計的方法，以避免灰塵進入，實現了IP6防塵等級目標[2]。而對于機柜各個部位連接位置，應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，應使用密封膠增強密封效果。而采用熱設計方式會使得設備在運行過程中產生熱量，這些熱量通過熱管傳遞到機殼部位，并且以機殼為載體，將熱量散發到外界空氣當中。

2.2隔離式防塵

所謂隔離式設計方法，具體是指將鈑金機柜風道單獨隔離，確保空氣不進入機柜內部設備的電氣元件腔體當中。這種設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，主要使用強迫風冷的方式，利用熱管把設備運行過程中產生的熱量傳遞至風道散熱片處，風道中的風扇則可從外部抽風，進而冷卻散熱片。

2.3防塵棉與防塵網

防塵棉和防塵網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相互接觸時，會遇到多層阻隔，并且使得大顆粒風塵被吸附在防塵棉或防塵網中。然而，微細粉塵，特別是不超過5 μm的粉塵，很容易通過網眼穿過，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時，通常是將其夾在壓板與機柜中間。

3　防水性能設計

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，防水條工藝生產方式主要包括兩種：其一，利用模具所形成的彈性固態體，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品的防水質量。

3.2防水結構設計

由于鈑金結構機柜的進風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。在進風口設計方面，需采用防水結構，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，可以適當減少結構件間的螺釘連接，盡可能運用焊接結構，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設計成導流槽結構。

3.3輔助材料選擇

在對柜體附件結構縫隙進行全面防護的過程中，應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構機柜，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，鈑金結構機柜應當按照不同IP防護的要求，確定相對應的外殼結構形式、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　二次啤塑防水設計

如圖1所示，由于塑膠啤塑殘余應力的影響，容易產生變形。如果使用這類產品進行防水，為減少變形，除增加加強骨、加大脫模斜度、增加相關位置頂出位外，必要時可在產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，減少殘余應力[6]。

4　結語

在鈑金結構機柜設計工作中，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品需求相適應，獲得客戶的認可與信賴，最終不斷增加鈑金結構機柜企業自身的生產效益，進一步推動該行業的可持續發展。

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

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

[3]潘彥峰, 吳麗娜, 李衛奇, 等. 鈑金結構的機柜設計研究[J]. 科技展望, 2015(13): 48.

[4]尹洋, 李偉. 關于鈑金結構的機柜設計探討[J]. 企業文化旬刊, 2015(5): 224.

[5]吳麗娜, 潘彥峰, 秦坤勇. 芻議鈑金結構的機柜設計[J]. 科技風, 2015(12): 34.

[6]呂志娟. 機柜結構在設計中的改進研究[J]. 科技風, 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工業技術創新 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：機械產品造型。