-
Продукты и решения
- Резервуарная фильтрация
- Сжатый воздух и газ
- Решения для компрессоров
- Дисковые накопители
- Фильтры и компоненты двигателей и транспортных средств
- Решения для OEM
- Топливные элементы
- Решения для газовых турбин
- Решения для гидравлики
- Промышленная пыль, дым и масляный туман
- Мембраны
- Технологические процессы
- Производственная печать
- Полупроводники
- Вентиляция
-
Все отрасли
- Авиационно-космическая техника
- Сельское хозяйство
- Автомобильная промышленность
- Биотехнология
- Строительство
- Дисковые накопители
- Электроника
- Энергетика
- Производство пищевых продуктов и напитков
- Лесная промышленность
- Печать и полиграфия
- Производственный процесс
- Производство
- Судостроение и судоходство
- Подъемно-транспортное оборудование
- Медицина
- Добыча полезных ископаемых
- Упаковка
- Фармацевтика
- Силовые передачи
- Производство электроэнергии
- Железная дорога
- Транспорт
- О нас
Джейк Сандерс (Jake Sanders) и Эшли Меррилл (Ashley Merrill), Donaldson — Интегрированные решения по вентиляции
Способ установки подходящего решения по вентиляции постоянно возникает как важный фактор, рассматриваемый при разработке новой продукции и корпусов. Необходимость предотвратить попадание жидких и твердых загрязнителей внутрь корпусов и при этом позволить газам свободно проходить через эти зоны означает, что вентиляция играет ключевую роль в обеспечении правильной работы оборудования. Правильно сконструированные защитные вентиляционные элементы (EPV) защищают чувствительные к внешним воздействиям устройства, а также могут способствовать продлению срока службы имеющихся в корпусах прокладок и уплотнений.
Правильность спецификации на решение по вентиляции обычно зависит от трех факторов: степени защиты от проникновения, пропускной способности и способа крепления. Все три являются важными, но любой из них может стать более важным, чем другие, в конкретных условиях применения, эксплуатации и с учетом других обстоятельств. Чтобы найти наилучшее решение по вентиляции, необходимо четко понять каждый фактор и использовать комплексный подход к определению относительной важности каждого из них. В интегрированном решении по вентиляции (IVS) эти факторы сбалансированы надлежащим образом, поэтому оно и является оптимальным решением для каждой отдельной ситуации.
Степень защиты от проникновения (IP)
При оценке решений по вентиляции одним из ключевых параметров, которые следует учитывать, является степень защиты от проникновения (IP). Определяемый стандартом 60529 Международной электротехнической комиссии (IEC), показатель степени IP представляет собой двузначное число, означающее эффективность герметизации корпусов с целью их защиты от проникновения посторонних предметов и влаги. Первый знак обозначает защиту от посторонних предметов, таких как движущиеся части, мусор и пыль. Второй знак обозначает уровень защиты от влаги, например при воздействии капель, брызг и при полном погружении в жидкость. Более высоким значениям соответствуют более высокие уровни защиты.
Например, корпус, обеспечивающий защиту от проникновения объектов размером не больше руки человека и от вертикально падающей воды, будет иметь степень защиты IP 11. Корпус, обеспечивающий полную защиту от пыли и подаваемой под высоким давлением распыленной струи горячей воды, будет иметь степень защиты IP 69k. Таблица 1 содержит информацию о разных уровнях показателей степени IP.
Таблица 1. Значения степеней защиты от проникновения (IP)
| IP | Первый знак (проникновение твердых объектов) | Второй знак (защита от влаги) |
|---|---|---|
| 0 | Нет защиты | Нет защиты |
| 1 | Объекты размером более 50 мм (например, рука, крупные инструменты) | Вертикально падающие капли воды или конденсата |
| 2 | Объекты размером более 12,5 мм (например, пальцы, небольшие инструменты) | Падающие капли воды при наклоне корпуса на 15 градусов от вертикали |
| 3 | Объекты размером более 2,5 мм (например, провод) | Брызги воды с любого направления, даже при наклоне корпуса на 60 градусов от вертикали |
| 4 | Объекты размером не более 1 мм (например, тонкая проволока) | Струя воды с любого направления |
| 5 | Ограниченная защита от проникновения пыли (без вредных отложений) | Концентрированные струи воды низкого давления с любого направления; допустимость ограниченного проникновения |
| 6 | Полная защита от проникновения пыли | Концентрированные струи воды высокого давления с любого направления; допустимость ограниченного проникновения |
| 7 | Н/д | Кратковременное погружение в воду |
| 8 | Н/д | Продолжительное погружение в воду |
| 9k | Н/д | Воздействие распыленной струи горячей воды, подаваемой под высоким давлением с близкого расстояния сверху |
Значения степеней IP — полезный показатель, используемый для выбора характеристик вентиляции, необходимой для того или иного изделия. Например, автомобильная система освещения, показанная на рис. 1, может подвергаться воздействию как пыли, так и влаги, но необязательно погружаться в воду, поэтому ей можно присвоить степень защиты IP 55 или 66. Бытовой электронный прибор, который вряд ли будет подвергаться воздействию пыли и воды, может требовать степени защиты IP 44. Если электронное устройство должно выдерживать более сильное воздействие пыли и может оказаться погруженным в воду, то степень защиты для него может быть повышена до IP 67 или 68.
Возможны различные сочетания показателей IP, которые определяются условиями эксплуатации и факторами стоимости. В разных областях применения, таких как автомобильная и медицинская промышленность, упаковка и бытовая электроника, существуют свои уникальные условия, которые необходимо учитывать при назначении требуемых показателей IP. Кроме того, решение с более высокой степенью IP не всегда является наиболее подходящим; слишком высокая степень защиты от воды может снизить показатель пропускной способности.
Требуемая пропускная способность
Наряду со степенью защиты IP, требуемую пропускную способность тоже чрезвычайно важно учитывать при подборе вентиляционного элемента. Вентиляционные элементы обычно обеспечивают выравнивание давления внутри и снаружи корпуса. Более высокая пропускная способность позволяет быстрее выравнивать давление и снижает максимальные значения его перепадов. Когда давление в системе возрастает, воздух обнаруживает в ней место наиболее слабого сопротивления, поэтому правильно сконструированный вентиляционный элемент снимает давление с чувствительных к воздействию компонентов и поддерживает необходимую пропускную способность. Для правильной работы таких устройств, как автомобильные датчики, очень необходимы вентиляционные системы, выравнивающие давление.
К факторам, которые необходимо учитывать при определении требуемой пропускной способности, относятся общее время на выход воздуха из корпуса и рабочее давление внутри него. Правильная вентиляция помогает минимизировать перепады давления внутри и снаружи корпуса, а вентиляционные элементы с большей пропускной способностью сокращают время на выход воздуха и уменьшают перепады давления, которым подвергается система.
Рисунок 2. У правильного решения по вентиляции значения пропускной способности и степени защиты от влаги сбалансированы.
Следует учитывать также и скорость изменения давления. Изменения давления часто обусловлены изменениями температуры внутри корпуса вследствие изменений температуры окружающей среды, воздействия солнечного света, тепла, генерируемого электроникой, или влаги. В некоторых случаях давление может измениться из-за сдавливания корпуса, изменения высоты над уровнем моря, погружения в жидкость, химических реакций внутри корпуса и других факторов. По мере увеличения скорости изменения давления должна расти и пропускная способность. Более высокая пропускная способность может обеспечить и другие преимущества, такие как сокращение времени отклика электронных датчиков внутри корпусов.
Несмотря на исключительную важность фактора пропускной способности, она все же должна быть сбалансирована со степенью защиты от проникновения. Чем выше степень защиты от проникновения, тем значительнее может снизиться пропускная способность, и наоборот. Правильному решению по вентиляции обычно соответствует «оптимальная зона» сбалансированных значений пропускной способности и степени защиты от влаги, схематично показанная на рис. 2.
Рис 3 показывает, как размеры фильтра и тип фильтрующего материала влияют на чувствительность к изменениям давления. Два разных вентилирующих элемента разных размеров, каждый из которых установлен на корпусе устройства, при экспоненциальном росте температуры на 20 градусов обеспечивают разные величины перепада давления за одинаковое время. Обычно материалы, обладающие большей проницаемостью, пропускают больший поток воздуха и обеспечивают меньший перепад давления.
Способ крепления
Следующим важным фактором, который необходимо учитывать при проектировании вентиляции, является способ крепления. Даже при соответствии степени защиты IP и пропускной способности спецификациям вентиляционный элемент, не установленный должным образом, может снижать эффективность вентиляции. Типичные варианты крепления защитных вентиляционных элементов представлены вкручиваемой пробкой Screw-Fit, зажимной пробкой Snap-Fit, самоклеящейся мембраной Press-Fit и наварной (с использованием нагрева или ультразвука) крышкой Weld-Fit. Их образцы показаны на рис. 4.
Screw-Fit
Snap-Fit
Press-Fit
Каждый способ крепления имеет свои достоинства в определенных ситуациях. Вкручиваемые защитные вентиляционные пробки часто могут быть интегрированы в существующее оборудование, такое как защитные корпусы, колпаки приборов освещения, бытовые приборы и другие закрытые оболочки, для которых требуется защитная вентиляция и защита самих вентиляционных элементов.
Пробки Snap-Fit тоже могут быть интегрированы в существующее оборудование и полезны, когда требуется быстрая сборка. Некоторые мембраны Press-Fit, часто используемые в электронных устройствах с ограниченным объемом свободного пространства, состоят из фильтрационной мембраны и самоклеящегося кольца, с помощью которого фильтр крепится к устройству.
Рисунок 5. Наварной вентиляционный элемент Weld-Fit обеспечивает встраивание вентиляционного материала непосредственно в корпус.
В некоторых случаях наварные защитные вентиляционные элементы Weld-Fit могут быть установлены прямо внутри корпуса в виде вентиляционного узла, как показано на рис. 5. Этот вариант часто используется для устройств, когда клеящиеся материалы неуместны, имеет место химическая несовместимость материалов, возможны экстремальные температуры либо требуется физическая защита фильтрационного канала. Этот вариант тоже может упростить установку узла в устройство. Элементы Weld-Fit в сочетании с методом прямого крепления литьевым прессованием часто используются для крепления вентиляционных материалов в таких ситуациях.
К факторам, которые следует учитывать при выборе способов крепления, относятся состав материала, к которому крепится вентиляционный элемент, химическая совместимость, условия эксплуатации, такие как температура и давление, и условия сборки. Независимо от способа крепления, самое эффективное решение часто обеспечивается комплексным подходом. Если поставщик вентиляционных элементов может поставить интегрированное решение по вентиляции, а не отдельный вентиляционный элемент, который требуется устанавливать сам по себе, то разработчики и производители могут сконцентрироваться на потребностях своей продукции, а не на подборе подходящего способа крепления. Долгосрочные преимущества с точки зрения затрат и эффективности достижимы только в том случае, если вентиляционные элементы прикреплены надлежащим образом и эксплуатируются как можно дольше.
Общий вывод
Оценивая три ключевых фактора вентиляции, разработчики и производители продукции должны учитывать все обстоятельства и выбирать те из них, которые являются наиболее важными в конкретных ситуациях. Степень защиты IP, пропускная способность и способ крепления могут быть одинаково важными, но в определенных ситуациях один или несколько факторов могут иметь больший вес.
Фильтрационные материалы и характеристики тоже могут влиять на общий результат. К числу специальных характеристик могут относиться указанные ниже.
- Олеофобность — способность отталкивать масло.
- Гидрофобность — способность отталкивать воду.
- Высокая эффективность — способность эффективно задерживать твердые частицы, содержащиеся в потоке воздуха.
- Ультрачистота — способность поддерживать чистоту внутри корпусов.
- Варианты адсорбента — способность задерживать запахи, летучие органические вещества, пары и газы.
Принимая во внимание то, что учета требуют различные факторы, ключом к созданию правильной спецификации решения по вентиляции является комплексный подход. Вентиляция не является универсальным процессом, и роли перечисленных выше факторов в разных проектах могут меняться. Чем раньше в процессе проектирования системы будет сделан правильный выбор решения и оценены ключевые факторы, тем больше вариантов будет доступно и тем выше окажется вероятность успеха.
Эшли Меррилл (Ashley Merrill) — менеджер по глобальному маркетингу продукции в команде Donaldson — Интегрированные решения по вентиляции. Она получила степень бакалавра BSBA в Университете Дрейка и степень магистра делового администрирования (MBA) в Университете Айовы. Эшли имеет 14-летний опыт работы в сфере тяжелой автомобильной техники, автомобильной и химической промышленности.
Закрыть
