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Schutz ist für Schränke und Gehäuse für die industrielle Automatisierung oberstes Gebot

Von David Luna, VP of Marketing, Orion Fans

Filter zählen in vielen Temperaturmanagementsystemen zu den Primärkomponenten. Ein korrektes Temperaturmanagement zur Aufrechterhaltung der Temperatur und zur Kühlung von Geräten bei Anwendungen im Innen- und Außenbereich ist nötig, um die Systemleistung zu optimieren, die Maschinen- oder Systemverfügbarkeit zu erhöhen, die Lebensdauer zu verlängern sowie Zeitaufwand und Kosten für Wartungsarbeiten zu reduzieren. Lüfter werden verwendet, um Kühlkörper, Netzteile oder Leiterplatten zu kühlen und die entstehende Wärme abzuleiten. Sie müssen daher in den verschiedensten Anwendungen effizient arbeiten. Diese reichen von traditionellen Anwendungen wie Schaltschränken, elektronischen Gehäusen, Gebäudeautomatisierungs- und Telekommunikationssystemen sowie im Freien stehenden Kiosken bis hin zu neuen Anwendungen in den Bereichen alternative Energien und Elektrofahrzeuge. Viele dieser Anwendungen erfordern mit Filtern versehene Lüfter zum Schutz der Elektronik. Die Filter sorgen außerdem für einen geringen Druckabfall, Wasserbeständigkeit und sogar Brandschutz und sind in der Lage, große Mengen an luftgetragenem Staub zu erfassen. Lüfterkits mit Lamellenfiltern, Lamellenschutzgitter und Filter bieten ausgezeichneten Schutz im Vergleich zu herkömmlichen Gittern und Abdeckungen, die häufig zusammen mit Lüftern verwendet werden, da sie einen Eindringschutz für die Lüfterblätter bieten.

Lamellenschutzgitter bieten Schutz vor einem versehentlichen Kontakt mit den Lüfterblättern, z. B. mit den Fingern oder anderen unerwünschten Objekten. Lüfterkits mit Lamellenfiltern wurden speziell entwickelt, um das Eindringen von Fremdkörpern wie Staub, Schmutz und Feuchtigkeit in Schränke und Gehäuse zu verhindern. Für Kühlung und Schutz einer typischen Schrank- oder Gehäusemontage im industriellen Bereich können beispielsweise ein Lüfter und eine zusätzliche Filterhaube oder sogar zwei Lüfter erforderlich sein. Abhängig von Typ und Anzahl der Komponenten im Schrank sowie von ihrer Anordnung kann ein Ansauglüfter oben oder unten am Gehäuse angebracht werden, um kühlere Umgebungsluft in den Schrank zu leiten. Eine zweite Filterhaube kann am Auslass angebracht werden, um die Umgebungsluft abzuleiten, die durch die Komponenten im Schrank erwärmt wurde. Der Ansauglüfter wird üblicherweise unten am Schrank angebracht und der Abluftfilter am oberen Ende des Schranks, um sich die natürliche Konvektion zunutze zu machen (Abbildung 1): Für eine zusätzliche Filterung der Luft und zum Schutz der internen Komponenten sind Lüfterkits mit Lamellenfiltern die beste Option für anspruchsvolle Anwendungen, wie sie üblicherweise in Industrie- und Automatisierungsumgebungen anzutreffen sind.

Bild: typische Montagepositionen für Schränke mit zwei LüfternAbbildung 1: Diese Abbildung zeigt die typischen Montagepositionen für Schränke mit zwei Lüftern. (Bildquelle: Orion Fans)

Bild: Schrank mit zwei Filtern und Schrank mit einem Filter und einer Filterhaube

Abbildung 2: Beispiele für einen Schrank mit zwei Filtern (links) und einen Schrank mit einem Filter und einer Filterhaube (rechts). (Bildquelle: Orion Fans)

Lüfterkits mit Lamellenfiltern

Lüfterkits mit Lamellenfiltern enthalten alle erforderlichen Komponenten für Industrieanwendungen, einschließlich Lüfter, Lamellenschutzgitter, Filter, Metallgitter und Montagezubehör. Die Kits werden komplett zusammengebaut geliefert, um die Montage zu vereinfachen. Lüfterkits mit Lamellenfiltern sind für Lüfter der verschiedensten Größen verfügbar und können in Kombination mit Lüftern für raue Umgebungsbedingungen verwendet werden, um zusätzlichen Schutz für Industrie- und Marineanwendungen zu bieten. Lüfter für raue Umgebungsbedingungen können mit einem Lüfterkit mit Lamellenfilter kombiniert werden, um Schutz gemäß IP55, IP56 und IP68 und sogar vor Salznebel zu bieten. Lüfterkits mit Lamellenfiltern mit EC-Lüftern sind jetzt mit IP68- und ATEX-Zertifizierung zur Verwendung in Geräten der Zone 2 erhältlich. Dieser Lüfterkits verhindern Explosionen oder Brände in Anwendungen mit explosionsfähigen Atmosphären oder brennbaren Gasen.

Bild: Lüfterkits mit Einrast-, Schiebe- und KlappgitterAbbildung 3: Diese Abbildung zeigt Beispiele für Lüfterkits mit Einrast-, Schiebe- und Klappgitter. (Bildquelle: Orion Fans)

Lüfter, die übermäßiger Wärme und großen Mengen Schmutz ausgesetzt sind, versagen sehr viel häufiger als solche, die unter normalen Umgebungsbedingungen ihren Dienst verrichten. Ein verschmutzter Luftfilter kann den Lüftermotor beschädigen, indem der Luftstrom blockiert wird, was zu einem Anstieg der internen Motortemperatur führt. Bei einem Lüftermotor, der oberhalb der idealen Designtemperatur betrieben wird, geht die Schmierwirkung des Lagers schnell verloren, sodass es überhitzt und frühzeitig ausfällt. Lüfter für raue Umgebungsbedingungen und ihr Zubehör sind entwickelt und geprüft worden, um unter den härtesten Bedingungen eingesetzt zu werden und vor Staub, Feuchtigkeit, Salznebel, Salzsprühnebel, Temperaturveränderungen, Feuchtigkeit und mehr zu schützen. In Kombination mit einem Lüfterkit mit Lamellenfilter erhöhen sich die IP-Schutzklassen und das Schutzniveau, wodurch diese Lösung für Industrieanwendungen, bei denen System- oder Maschinenverfügbarkeit von entscheidender Bedeutung ist, noch mehr an Bedeutung gewinnt. Bestimmte Lüftermodelle etwa verfügen über NEMA-Klassifikationen der Klasse B (für PBT-Kunststofflüfter) oder der Klasse F (für Metalllüfter), wodurch höhere Betriebstemperaturen möglich sind. In Kombination mit einem Lüfterkit mit Lamellenfilter werden die NEMA-Klassifikationen beibehalten, wodurch ein maximaler Schutz gewährleistet ist.

Verwendbar mit AC, EC oder DC

Lüfterkits mit Lamellenfiltern sind mit einem AC-, EC- oder DC-Lüfter erhältlich, je nach Anwendung. AC- und EC-Lüfter werden üblicherweise mit einer Wandsteckdose verbunden, wohingegen DC-Lüfter üblicherweise mit Batterien, dezentralen Stromversorgungen oder Gleichrichtern (die Wechselstrom in Gleichstrom wandeln) betrieben werden. Die Lüfterkits für AC-Lüfter sind allgemein für 115 V, 230 V und für zwei Spannungsversorgungen (115 V/230 V) verfügbar. Die meisten Lüfterkits für EC-Lüfter bieten eine universelle Eingangsspannung von 90–265 VAC. Die meisten Lüfterkits für DC-Lüfter sind für 5 V, 12 V, 24 V und 48 V verfügbar. Lüfterkits mit Lamellenfiltern sind mit Lüftern in den Größen 80, 92, 120, 172, 180, 200, 225 und 280 mm verfügbar. Die verschieden großen Lüfter und ihre Verwendung werden über den CFM-Wert des Filters sowie die Größe und den Typ des Gehäuses oder Schranks bestimmt. Die Wärmebelastung im Inneren des Schranks muss ebenfalls berücksichtigt werden. Durch den Filter wird die Luftleistung für Lüfter mit einem Lüfterkit mit Lamellenfilter um etwa 40 % verringert. Derzeit bieten Lüfterkits mit Lamellenfiltern CFM-Bereiche von etwa 67 CFM bis ungefähr 700 CFM.

Lamellenschutzgitter

Lamellenschutzgitter sorgen dafür, dass die Lüftereinheit nicht mit Fingern oder anderen Objekten in Kontakt kommen kann. Um für verschiedene Anwendungen verwendet werden zu können und beim Austauschen der Filtermedien im Rahmen von Wartungsarbeiten Zeit zu sparen, sind die Lamellenschutzgitter in verschiedenen Ausführungen erhältlich, unter anderem in Einrast-, Schiebe- und Klappausführungen (Abbildung 4). Die Schiebeausführungen verfügen über einen Druck/Zug-Mechanismus für ein schnelles Öffnen, wohingegen die Klappausführungen einfach aufgeklappt werden.

Bild: Lamellenschutzgitter in Einrast-, Schiebe- und KlappausführungAbbildung 4: Diese Abbildung zeigt Beispiele für Lamellenschutzgitter in Einrast-, Schiebe- und Klappausführung. (Bildquelle: Orion Fans)

Die Lamellenschutzgitter in Schiebe- und Klappausführung lassen sich ohne Werkzeuge problemlos öffnen, um die Filter erreichen zu können. Die Lamellenschutzgitter sind mit Blenden ausgestattet, die in einem 45-Grad-Winkel angeordnet sind, um ein hohes Maß an Schutz mit maximal möglichem Luftstrom zu kombinieren. Diese Lüfterhauben aus Kunststoff sind flammbeständig gemäß UL94V-0-Standards und bieten einen UV-Schutz für eine erhöhte Widerstandsfähigkeit und ein besseres Aussehen im Laufe der Zeit. Eine hochdichte Schaumstoffdichtung bietet maximalen Schutz vor Umwelteinwirkungen.

Filter

Die im Lüfterkit mit Lamellenfilter enthaltenen Standardfilter bestehen aus Nylongewebe und Kunstharz und filtern Partikel bis zu einer Größe von lediglich acht Mikron.

Neuartige wiederverwendbare Spezialfilter sind für Anwendungen in rauen Umgebungen wie beispielsweise Hochdruckanwendungen und Ölplattformen verfügbar. Drei wiederverwendbare Spezialfiltertypen sind verfügbar für Geräte, für die reinigungsfähige Dauerfilter am besten geeignet sind. Diese Filter sind für spezielle Anwendungen vorgesehen, die neben der Filterung von luftgetragenem Staub hohe Dichte, Wasserbeständigkeit oder Brandschutz erfordern. In Kombination mit einem Lüfterkit mit Lamellenfilter stellen diese Filter eine ausgezeichnete Filterlösung für Industrieanlagen, industrielle Computer sowie HLK-Anlagen und Klimageräte dar. Diese Spezialfilter sind derzeit für Lüfterkits mit Lamellenfiltern mit 120 mm bis 280 mm verfügbar.

Bild: drei FiltertypenAbbildung 5: Abhängig von der Anwendung sind drei Filtertypen verfügbar. (Bildquelle: Orion Fans)

Hochdichte Filter sind Schaumstoff-Luftfilter, die einen geringen Druckabfall bieten und große Mengen an luftgetragenem Staub in industriellen Gehäuseanwendungen erfassen können. Hochdichte Schaumstoff-Luftfilter sind in verschiedenen Porositäten (PPI) erhältlich, um kundenspezifischen Anforderungen an die Filterleistung gerecht zu werden. Der Standard liegt bei 45 PPI (5-facher Schutz im Vergleich zu normalen Filtermedien). Bei dem verwendeten Material handelt es sich um einen speziell entwickelten, offenzelligen Polyurethan-Schaum, der pilzbeständig ist und sowohl einen UV-Schutz als auch hydrolytische Stabilität bietet. Diese Filter bieten einen geringen Luftströmungswiderstand und eignen sich somit für die verschiedensten industriellen Bedingungen und den Außenbereich. Die Filter erfüllen die US-Brandschutzbestimmungen gemäß UL 94 HF-1 für selbstverlöschende Schaumdichtungen mit Flammschutz für die Elektronik in Luftfilteranwendungen für Industrie, Medizin, Telekommunikation, Stromerzeugung und Militär.

Wasserbeständige Filter sind hydrophobe Netzfilter mit einem wasserabweisenden Medium mit geringem Druckabfall, um bei Gehäusen in rauen Umgebungen das Eindringen von Nebel und anderen Flüssigkeiten zu verringern. Sie stellen eine kostensparende Alternative zu teuren, den Luftstrom stärker beeinträchtigenden Membranmedien dar. Das hydrophobe Filtermedium ist eine langlebige, reinigungsfähige und feuchtigkeitsbeständige Lösung für Schränke in Innen- und Außenbereichen sowie für Prozessausrüstung, die Bereiche ohne Vernebelungen erfordert. Das hydrophobe Netz trägt dazu bei, dass diverse Standards (MIL-STD, NEMA und IP-Schutzklassen) auf Gehäuseebene eingehalten werden können.

Flammhemmende Filter sind PyroCide-Filter, die für Gehäuse in Industrie- und Elektronikanwendungen verwendet werden können, die strenge Brandschutzanforderungen erfüllen müssen. Die Filter fungieren als Wärmebarrieren aus Aluminium-Wabenmaterial, das mit einer auf Wärme ansprechenden, intumeszierenden Brandschutzbeschichtung versehen ist, um Brände in Elektronikgehäusen einzudämmen. Die Filter bieten dünne Profile und das Aluminium-Wabenmaterial setzt dem Luftstrom einen geringen Widerstand entgegen.

Fazit

Um die Lebensdauer wichtiger Elektronik zu verlängern, müssen für eine geeignete Wärmemanagementlösung der passende Lüfter und der richtige Filter angegeben werden. Lüfter werden benötigt, um vielfältigen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden, und die Auswahl eines Lüfterkits mit Filter, das den bestmöglichen Schutz vor industriellen Elementen und Umweltgefahren bietet, ist für die Leistungsfähigkeit des Systems von entscheidender Bedeutung. Lüfterkits mit Lamellenfiltern bieten nicht nur ausgezeichneten Schutz vor den Elementen, sondern können mit zusätzlichen Spezialfiltern für Verunreinigungen, Feuchtigkeit und Feuer das System sowie Komponenten in Schränken und Gehäusen schützen und ihre Lebensdauer verlängern. Gleichzeitig werden die Installation vereinfacht, der Wartungsaufwand verringert und die Gesamtbetriebskosten gesenkt.

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Über den Autor

David Luna, VP of Marketing, Orion Fans