钣金结构机柜防尘防水设计

姚琳，宋伟

钣金结构机柜防尘防水设计

姚琳，宋伟

（许继电气股份有限公司，河南许昌，461000）

钣金结构机柜的防尘和防水性能对机柜内部设备安全具有重要影响。从设计意义出发，对广泛应用的三种防尘设计方法和四种防水设计方法进行了介绍，尤其是对二次啤塑防水设计展开了深入探讨。从实际出发，根据各自的应用特点和防尘防水等级科学合理地选择最为合适的方法，以取得良好的客户口碑和经济效益，推动行业的可持续发展。

钣金结构机柜；防尘设计；防水设计；防水等级；二次啤塑防水

引言

钣金结构机柜是将金属薄板或型材进行组装与焊接而形成的柜体。在不同结构件的连接部位，不可避免地会存在缝隙，尤其是通风散热进出口或锁具和紧固件连接的部位，很易进入水或灰尘，严重影响机柜内设备的安全。因此，在钣金结构机柜设计过程中，不仅要考虑机柜材料、外壳、布线和尺寸等方面，同时还应重点考虑其防尘防水性能。

1　防尘防水关键点

近年来，机柜行业发展速度较快，态势良好。其中，钣金结构机柜因其自身强度高而成本低，能够实现量化生产的独特优势而得以广泛应用，特别是在网络、工业、通信与医疗器械、电子电器等行业[1]。然而，不同领域对机柜结构标准要求是存在一定差异的，因此必须不断提高设计强度与质量，同时提高生产质量，进一步完善机柜自身性能，实现机柜行业的可持续发展。

由于钣金结构机柜主要是通过组装和焊接而形成的柜体，所以产生缝隙不可避免。其中，通风口、连接处或散热口等多个部位未实现密封，而且始终暴露在空气中，使其面临着进水和进灰尘的风险，对内部控制设备产生了严重影响，增加了故障几率，甚至会对钣金结构机柜内部设备的保护带来负面影响。因此，在钣金结构机柜设计过程中，对防尘和防水性能的设计也十分关键。而机柜最主要的作用就是全面保护其内部的设备安全，触及行业发展的核心，为此，需要对防尘防水设计给予更高度的重视。不断增强设计质量，确保设计工作水平，也是对钣金结构机柜性能予以完善的前提。

2　防尘性能设计

钣金机柜的粉尘主要来源于外部抽取至机柜内部的空气，因此在设计时可主要划分成阻止空气进入和过滤进风口空气灰尘两方面，并可继续细化。

2.1全密闭防尘

这种全密闭设计方法比较适用于加固式、携行式钣金机柜中，而且在整体上运用了密封设计的方法，以避免灰尘进入，实现了IP6防尘等级目标[2]。而对于机柜各个部位连接位置，应采用橡胶或其他弹性密封材料，通过弹性材料压缩达到密封的目的。如果弹性密封材料使用不便，或是针对不常拆卸的部位，应使用密封胶增强密封效果。而采用热设计方式会使得设备在运行过程中产生热量，这些热量通过热管传递到机壳部位，并且以机壳为载体，将热量散发到外界空气当中。

2.2隔离式防尘

所谓隔离式设计方法，具体是指将钣金机柜风道单独隔离，确保空气不进入机柜内部设备的电气元件腔体当中。这种设计方法一般常用于加固型钣金机柜中，而且防尘等级同样可达到IP6。对于机柜密封部位的设计，主要是使用弹性密封材料与密封胶。在机柜散热性能方面，主要使用强迫风冷的方式，利用热管把设备运行过程中产生的热量传递至风道散热片处，风道中的风扇则可从外部抽风，进而冷却散热片。

2.3防尘棉与防尘网

防尘棉和防尘网阻尘的主要原理是机械式过滤。概括来讲，在粉尘与防尘棉或防尘网相互接触时，会遇到多层阻隔，并且使得大颗粒风尘被吸附在防尘棉或防尘网中。然而，微细粉尘，特别是不超过5 μm的粉尘，很容易通过网眼穿过，因此防尘等级最大只能达到IP5[3]。其中，在组装防尘棉与防尘网时，通常是将其夹在压板与机柜中间。

3　防水性能设计

3.1防水条防水

使用防水条方式时，通常会使用软性材料，如橡胶、PVC或硅胶等。而防水条通常被使用于钣金薄片配合缝隙的位置，或柜体外壳和框架配合间隙的位置。其中，防水条工艺生产方式主要包括两种：其一，利用模具所形成的弹性固态体，需在背面覆胶，并按照实际需要选择安装；其二，将防水材料直接胶注在接缝位置，并实现固化。其中后者使用范围十分广泛，可以利用点胶机来控制批量产品的防水质量。

3.2防水结构设计

由于钣金结构机柜的进风口同样也是灰尘与水的入口，因此一定要对其进行综合考虑。在进风口设计方面，需采用防水结构，其斜面是流线形式，保证板材中所残留的水可以在自重作用下尽快滑落。另外，可以适当减少结构件间的螺钉连接，尽可能运用焊接结构，在顶部添加防雨盖[4]。与此同时，对于柜体和门板接触的部位应设计成导流槽结构。

3.3辅助材料选择

在对柜体附件结构缝隙进行全面防护的过程中，应使用密封胶和密封橡胶圈。而在电缆线的进出口，则需使用电缆接头作为主要防护措施。

3.4二次啤塑防水

对于防水等级过高的钣金结构机柜，可以采用二次啤塑方法，可一定程度上增强防水效果。然而，这种方法也同样存在不足之处，也就是制作难度较大，而且成本和维修费用很高。为此，这种方法一般仅使用于有特殊要求的钣金机柜中[5]。除此之外，钣金结构机柜应当按照不同IP防护的要求，确定相对应的外壳结构形式、加工与安装形式，进而不断满足各等级防水与防尘需求。

图1　二次啤塑防水设计

如图1所示，由于塑胶啤塑残余应力的影响，容易产生变形。如果使用这类产品进行防水，为减少变形，除增加加强骨、加大脱模斜度、增加相关位置顶出位外，必要时可在产品刚刚啤塑完成时进行夹具定位定型，并置于温水中自然冷却，减少残余应力[6]。

4　结语

在钣金结构机柜设计工作中，工作人员需重视防尘和防水性能的重要作用。只有保证钣金机柜的全面性能都得以兼顾，才能够确保与客户产品需求相适应，获得客户的认可与信赖，最终不断增加钣金结构机柜企业自身的生产效益，进一步推动该行业的可持续发展。

[1]王令霞, 田改侠, 王震明. 钣金结构机柜防尘防水设计的研究[J]. 黑龙江科技信息, 2015(27): 107-108.

[2]陈少锋, 薛澄岐. 工业机柜设计案例库系统研究[J]. 电子机械工程, 2009, 25(5): 4-7.

[3]潘彦峰, 吴丽娜, 李卫奇, 等. 钣金结构的机柜设计研究[J]. 科技展望, 2015(13): 48.

[4]尹洋, 李伟. 关于钣金结构的机柜设计探讨[J]. 企业文化旬刊, 2015(5): 224.

[5]吴丽娜, 潘彦峰, 秦坤勇. 刍议钣金结构的机柜设计[J]. 科技风, 2015(12): 34.

[6]吕志娟. 机柜结构在设计中的改进研究[J]. 科技风, 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工业技术创新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.042

姚琳(1978-)，女，汉族，河南许昌人，工程师。主要研究方向：机械产品造型。