Comment concevoir des enceintes qui protègent contre l'eau et les débris

Je voulais partager une partie de mon expérience et de mes connaissances sur la façon de concevoir des enceintes qui protègent contre l'eau et les débris. Cela soulève inévitablement la question des normes NEMA ou IP , mais il y a parfois confusion quant à leur fonctionnement. J'écris ceci pour donner une orientation aux designers qui s'attaquent à ce sujet. Par souci de simplicité, je vais me limiter à NEMA, mais les principes sont exactement les mêmes si vous utilisez IP, donc cela devrait toujours être pertinent pour vous.

Avant de commencer, j'aimerais souligner que les concepteurs doivent clairement réfléchir à ce qu'ils essaient d'accomplir.

Cherchent-ils simplement à protéger l'environnement? Ou essaient-ils de répondre à une exigence formelle pour atteindre une norme NEMA (qui peut avoir été imposée par un client ou un responsable) ?

J'ai vu des milliers de boîtiers personnalisés passer par Protocase avec des exigences de résistance environnementale, et la plupart de ces commandes de boîtiers n'ont besoin que d'une protection environnementale. Nos clients utiliseront souvent les normes NEMA pour expliquer ce qu'ils attendent de leur boîtier, comme offrir une certaine résistance à la poussière, à la saleté ou à l'eau, mais n'ont pas besoin de respecter formellement les normes NEMA.

Parfois, nous voyons un client qui doit répondre à une exigence formelle de la NEMA, ce qui nécessite des tests. Bien que Protocase ne propose pas de test des boîtiers pour vérifier les exigences NEMA, certains de nos clients enverront leurs boîtiers à une installation de test tierce afin de recevoir une certification formelle attestant qu'ils ont satisfait aux exigences. Dans ce cas, les principes que je décris ci-dessous sont les mêmes.

Comprendre la classification NEMA

Le document « NEMA Enclosure Types » est mis en place pour promouvoir des spécifications de produits normalisées pour les appareils électriques. Fondamentalement, le rôle des normes NEMA est de spécifier comment un boîtier doit fonctionner pour répondre à la classification. Plus précisément, les normes NEMA traitent des éléments suivants :

1. Protéger le personnel des pièces internes dangereuses
2. Protéger l'équipement à l'intérieur de l'enceinte contre les risques environnementaux

Ce que NEMA ne fait pas, c'est prescrire comment concevoir et fabriquer un boîtier pour répondre aux spécifications de performance ; Je couvrirai cela dans la prochaine section de ce blog.

La norme NEMA couvre un grand nombre de types de boîtiers. Cependant, nos clients traitent généralement le sous-ensemble suivant de types courants :

• NEMA Type 1 - L'usage général est pour une utilisation en intérieur, offre une protection contre le contact humain avec les pièces sous tension et contre les débris tels que la poussière.
• NEMA Type 2 – Généralement utilisé à l'intérieur et anti-gouttes. Ce type offre la même protection que le type 1, mais ajoute une protection contre les gouttes et les légères éclaboussures d'eau.
• NEMA Type 4, 4X – Ce type est généralement utilisé à l'intérieur et à l'extérieur. Il est étanche à l'eau, à la poussière et au grésil. Il offre la même protection que les types 1, 2 et protège contre l'accès de la saleté, de la pluie, du grésil et de la neige. Il protège également contre les dommages dus à la formation de glace externe et aux éclaboussures et à l'eau dirigée par un tuyau. Il est résistant à la rouille (le "X" dans 4X indique une résistance à la corrosion).
• NEMA Type 5 – Généralement utilisé à l'intérieur, ce type de boîtier est étanche à la poussière. Il offre la même protection que le type 2, mais avec des joints supplémentaires, il empêche l'accès de la poussière, des peluches, des fibres et des particules volantes.
• NEMA Type 6, 6P – Ce type peut être utilisé à l'intérieur ou à l'extérieur et est submersible. Il offre la même protection que le Type 4, mais le Type 6 ajoute une protection contre une submersion temporaire occasionnelle tandis que le Type 6P ajoute une protection contre une submersion prolongée à une profondeur limitée.

Notez que tous ces types protégeront le personnel contre l'accès aux pièces dangereuses.

Pour afficher la liste complète des types de boîtiers NEMA, cliquez ici.

Dans la section suivante, j'aborderai différentes familles d'enceintes et comment elles peuvent protéger contre les risques environnementaux traités par NEMA.

Types de boîtiers pour répondre aux exigences NEMA

Boîtiers en tôle personnalisés

Ce type d'enceinte est très capable de protéger contre la poussière, les débris et les éclaboussures ou les gouttes d'eau. Les boîtiers en tôle peuvent être conçus pour répondre aux exigences des types NEMA 1, 2, 4, 4X et 5. Cependant, si votre boîtier nécessite une immersion dans l'eau, ce n'est pas le meilleur choix pour vous. Voici quelques consignes :

• NEMA Type 1 :nous recommandons un style de boîtier simple en deux parties entièrement recouvert sur le dessus du boîtier. (Un boîtier en forme de L, en U ou extrudé fonctionnerait).
• NEMA Type 2 :nous vous recommandons de faire chevaucher les brides sur toutes les coutures ouvertes du boîtier, en utilisant des soudures par points, par points ou en bouchons pour fixer les coutures. Selon la sévérité de l'environnement, vous pouvez avoir besoin de joints entièrement soudés. Un boîtier en forme de U fonctionnerait mieux, car il y a moins de joints à souder.
• NEMA Type 4,4X :Nous recommandons des joints entièrement soudés et l'utilisation de joints. Les joints sont recommandés pour tout ce qui contient de l'eau à proximité ou dirigée vers ce boîtier. Dans la plupart des applications de cette catégorie de joint de boîtier, des bandes de mousse de style ou un joint complet suffiront. Le scellement des fixations est nécessaire dès que vous introduisez de l'eau dans l'équation, nous vous recommandons donc de sceller les fixations. Le scellement des fixations peut être effectué de plusieurs manières, notamment :

• • Placement stratégique des attaches afin qu'elles ne dépassent pas à l'intérieur du boîtier.
  • Assemblage avec des vis d'étanchéité (elles sont vendues dans le commerce et ont un joint torique intégré sous la tête de la vis. Votre responsable de compte peut vous fournir plus d'informations).
  • Utiliser un loquet ou un verrou pour fermer le boîtier. Les charnières sont également populaires dans ce style de boîtier.

Pour obtenir le type 4X, choisissez un matériau résistant à la corrosion tel que l'acier inoxydable, l'aluminium ou le recuit galvanique, et suivez les recommandations ci-dessus.

• NEMA Type 5 :nous recommandons le chevauchement des brides sur toutes les coutures ouvertes du boîtier ou les coutures entièrement soudées, en fonction de l'environnement. Encore une fois, un boîtier en forme de U conviendrait mieux à cette conception.

Boîtiers usinés CNC personnalisés

Si vous cherchez une enceinte qui peut être immergée dans l'eau, c'est celle-là. Un boîtier usiné CNC peut être conçu pour répondre aux types NEMA 1, 2, 4 (X) et 5.  Il peut également être complètement scellé, et avec les joints toriques ou joints appropriés, rendu étanche, suffisant pour protéger contre l'immersion profonde dans les liquides et répondant ainsi à la norme NEMA Type 6(P).

Gardez ce qui suit à l'esprit lors de la conception de ce type d'enceinte pour l'immersion dans l'eau :

• L'enceinte doit être conçue de manière à minimiser le nombre de joints à sceller, avec moins de pièces et de joints ; il y a moins de chance que de l'eau pénètre dans l'enceinte.
• Étant donné qu'ils sont usinés, l'aluminium est de loin la meilleure option. Il est possible de travailler avec de l'inox, mais le coût d'usinage serait beaucoup plus élevé. Les autres options ne sont pas suffisamment résistantes à la corrosion.
• Si vous incorporez un joint torique dans la conception, maintenez le joint torique vers l'intérieur des trous utilisés pour assembler le boîtier, afin d'éviter les fuites à travers les fixations.
• Pour l'assemblage final, il est recommandé d'appliquer un couple uniforme aux vis pour assurer une compression uniforme du joint torique. La taille des vis d'assemblage doit augmenter à mesure que le boîtier s'agrandit.
  • Remarque : Tenez compte de l'espacement des vis lors de la conception de votre boîtier. Si les vis sont trop éloignées, le joint peut être affecté, compromettant ainsi l'efficacité de l'étanchéité de votre boîtier

Boîtiers moulés prêts à l'emploi (OTS) avec personnalisations usinées CNC

Nous proposons également une gamme de boîtiers moulés sous pression personnalisables, qui sont des boîtiers moulés prêts à l'emploi (OTS) et les personnalisons pour vous. Ils peuvent être étanches avec la conception et les joints appropriés et sont très similaires à nos boîtiers usinés CNC personnalisés. Avec un minimum de personnalisations ou de découpes, ainsi que les joints ou joints toriques appropriés, ce type de boîtier pourrait répondre à NEMA Type 6(P). Ce type de boîtier répondra également facilement aux types NEMA 1, 2, 4(X) et 5.

Cependant, il existe deux différences majeures entre les boîtiers OTS Cast et les boîtiers usinés personnalisés :

• Si vous utilisez OTS Cast, nous partons d'un boîtier préfabriqué, vous êtes donc limité à l'utilisation d'une taille et d'une forme de stock.
• OTS est nettement moins cher (c'est parce qu'aucun matériau n'est gaspillé lors de la fabrication du boîtier Cast OTS, tandis que le boîtier usiné sur mesure est fabriqué à partir d'un bloc de matériau solide).

Ainsi, si vous pouvez vivre avec les restrictions de taille et de forme, un boîtier moulé sous pression personnalisable est le choix économique.

Avec ce boîtier, comme avec les boîtiers usinés sur mesure, si vous souhaitez obtenir une étanchéité à l'eau, vous devez vous assurer que chaque élément qui pénètre dans le boîtier (connecteurs, interrupteurs, etc.) est correctement étanche et équipé d'un joint ou scellé si nécessaire.

Comme je l'ai mentionné ci-dessus, Protocase n'effectue pas de tests NEMA/IP au sein de notre usine de fabrication, mais certains clients choisissent d'envoyer leurs boîtiers ailleurs pour les tests. Pour savoir où vous pouvez faire tester votre boîtier, cliquez ici.

Si cela vous intéresse et que vous avez des questions sur les types de boîtiers ou NEMA, n'hésitez pas à nous les poser par e-mail [email protected] ou en commentant ci-dessous.

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Pour plus d'informations sur nos matériaux et services, visitez : www.protocase.com

Protocase offre une toute nouvelle expérience aux ingénieurs et aux professionnels de la conception en fournissant des boîtiers, des panneaux et des pièces personnalisés avec une rapidité, une simplicité et un service inégalés.