10.03.2010: Welche konstruktiven Kriterien gilt es beim Bau von Gehäusen zu erfüllen?

Hygienic Design ist mehr, als nur keine Ecken und Kanten

Bei der Produktion von Lebensmitteln müssen Maschinen, Anlagen und Komponenten besonders hygienegerecht gestaltet sein. Dies gilt auch für Gehäuse und Schaltschränke. Steeldesign hat, basierend auf seinen Erfahrungen im IP-Schutz von Gehäusen und in der Oberflächenbearbeitung, mit der 'HygienicLine' eine neue Gehäuseserie entwickelt. Um auch die Verkabelungen im Bereich von Lebensmittelanlagen durchgehend hygienegerecht ausführen zu können, bietet das Unternehmen aus Troisdorf-Spich zudem ein eigenständiges, auf seine 'HygienicLine' abgestimmtes, Wand- und Maschinenbefestigungskonzept sowie ein Kabelkanalsystem an.

In der Lebensmittelindustrie sind Gehäuseanwendungen in der Anlagentechnik extremen Reinigungsprozeduren ausgesetzt. Hier kommen häufig nur Steuerungs- oder Elektrogehäuse mit schmutzeckenarmem Design aus Edelstahl und in Schutzklasse IP69K in Frage. Sie sind hygienisch, robust und hochdicht gegenüber Hochdruckreinigern.
Steeldesign bietet mit der 'HygienicLine'-Familie nicht nur Einzelkomponenten wie Edelstahlwandgehäuse oder -klemmenkästen sondern auch Edelstahlwand- und Maschinenbefestigungssysteme sowie Edelstahlkabelkanäle in hygienegerechter Bauform an. Abgerundet wird das Leistungsspektrum durch unterschiedliche Oberflächen und Oberflächengüten, bis hin zur patentierten CleanLine-Oberfläche. Die mit CleanLine-Technologie behandelten Oberflächen benötigen keine aufwändige Reinigung und Pflege mehr, sie sind hygienischer und bleiben optisch perfekt. Fingerabdrücke und andere Verschmutzungen haben keine Chance. Besonders bei Tastergehäusen und Bedienterminals auch ein sichtbarer Vorteil. Die CleanLine-Technologie ist prädestiniert für die 'HygienicLine'-Serie, kann aber letztlich auf jede Gehäuselinie angewandt werden.

Schutz bei Staub, Eintauchen und Hochdruckreinigung
Kern- und Ausgangspunkt der 'HygienicLine'-Gesamtlösung für die Lebensmittelindustrie sind die neuen Gehäuse in Schutzart IP 69K. Steeldesign setzt seit 1996 den IP69K-Schutz für seine Elektrogehäuse ein. Ausgangspunkt der Schutzart sind u.a. die Anforderungen an Reinigung und Hygiene in der Lebensmittelindustrie. Bei dieser Schutzart steht die Beständigkeit von elektrischen Betriebsmitteln (Schaltschränke, Sensoren, Servomotoren, etc.) gegenüber der Reinigung mit Hochdruckstrahl im Vordergrund. Hierbei ergeben sich Anforderungen in Bezug auf Druck, erhöhte Temperatur (Heißwasser) sowie chemische Reinigungs- und Desinfektionsmittel (beispielsweise Wasserstoffperoxid oder alkalische und chlorhaltige Produkte). Reinigung im Lebensmittelbereich ist in der Regel gekoppelt mit Desinfektion, was den Einsatz weiterer, meist aggressiver, Zusätze bedingt.
Die Hochdruckstrahl-Reinigung von lebensmittelverarbeitenden Anlagen greift allerdings auch Metalle und Kunststoffe aller Art an. Aus dieser Situation heraus entstand 1993 ein Anhang zur DIN 40050 (DIN 40050 Teil 9) mit den Anforderungen gemäß IP69K. „IP” steht dabei für „Ingress Protection”, die Kennziffer „6“ steht für den Schutz gegen das Eindringen von Staub, die „9“ für den Schutz bei Hochdruckreinigung bei geringem Abstand und das „K“ für die hohe Temperatur des dabei verwendeten Wassers (Heißwasser). Dank dieser Gehäusetechnik ist es möglich, Gehäuse in sämtlichen Größen und Ausprägungen, ob Klemmenkasten oder Wandschrank, höchstmöglich gegen das Eindringen von Wasser zu schützen, selbst bei einem Strahldruck von 100 bar und einer Temperatur von 100°C.

Konstruktive Merkmale der neuen Gehäuse
IP69K bildet auch die Basis für das hygienische Design der seit Februar 2010 erhältlichen 'HygienicLine'-Serie von Steeldesign, die neben Wandgehäusen auch Klemmenkästen umfasst. Bei der Konstruktion der Gehäuseserie wurde vor allem Wert auf die Einhaltung der zurzeit aktuellen Hygiene-Empfehlungen gelegt. Weiterhin wurden den Konstruktionen die Vorgaben der Berufsgenossenschaft (BGN), sowie die der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG, Guidelines 8 und 13) zugrunde gelegt. Im Einzelnen ergaben sich die konstruktiven Ansätze wie folgt:

Korpus und Dichtungen: Mit der neuen Sandwich-Technologie, d.h. der „Doppeldichtung“ außen und innen, werden zwei wichtige Anforderungen erfüllt. Zum einen wird gem. EHEDG Dokument Nr.13 mit der äußeren Dichtungsmatrize das Eindringen von Mikrobestandteilen in den Totraum verhindert. Zum anderen gewährleistet die herkömmliche Dichtung den Schutz bis IP 69K.

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Korpusdach und Türen: Das Dach ist mit einem definierten Radius ausgestattet, der Gesamtneigungswinkel ist größer 30°. Hierdurch ist gewährleistet, dass keine Abstellmöglichkeit existiert und keine Flüssigkeiten über die vordere Tropfkante vor der Türe abtropfen bzw. ablaufen können. Die Oberflächen der Edelstahlgehäuse sind in Tropfrichtung feingebürstet (Ra-Wert < 0,8 μm), was letztlich die Voraussetzung für ein hervorragendes Abtropfverhalten ist.

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Vorreiber: Eine weitere konstruktive Neuentwicklung, die zum Patent angemeldet wurde, ist der Gleitring-Vorreiber. Die Vorreiber sind bei installierten Wandgehäusen leicht nachzurüsten. Das Material ist komplett aus Edelstahl (AIS304L oder 316L) und verfügt über keine Totzonen, in denen sich Produktreste absetzen und Schmutznester bilden können. Die Vorreiber bieten durch eine spezielle Schnittkante eine hervorragende Abdichtung zwischen Vorreiber und Deckelmaterial.

Hygienegerechte Wand- und Maschinenbefestigungen
Mit dem neuen QuickFix-Befestigungssystem lassen sich die Wandgehäuse oder Klemmenkästen hygienegerecht und sicher montieren. Das zugrundeliegende Steck- und Rastsystem sorgt dafür, dass die Gehäuse einfach an Wänden oder an anderen Maschinen befestigt werden können. Es stehen drei verschiedene Wandbefestigungsvarianten und zwei Maschinenmontage zur Verfügung:

Einhängesystem für die Wandmontage: Bei dieser Version der Wandbefestigung wird der L-Bolzen in die Rohrpassung eingebaut. Danach kann das gesamte Gehäuse einfach in die Ringschrauben eingehangen werden.

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T-Rohr Verbindungssystem für die Wandmontage: Bei dieser Befestigungsart wird zuerst das T-Stück mit Tellerwandbefestigungsstück montiert. Anschließend wird das Gehäuse mit dem rückseitigen Rastsystem adaptiert. Das gesamte System ist daher sehr schnell montier- oder demontierbar.

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Bolzenankersystem für die Wandmontage: Auch bei dieser Befestigungsart basiert das System auf einem Adapterstück, welches spaltlos an die Gehäuserückwand geschraubt wird und einem Ankereinschub. Die Abbildung veranschaulicht das Prinzip, nach dem der Bolzenanker mit einem Dübel in der Wand verschraubt wird.

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Maschinenmontage: Für die Maschinenmontage steht neben dem T-Rohrsystem alternativ das Flächendichtungskonzept zur Auswahl. Bei dem T-Rohrsystem wird das Bediengehäuse mit der T-Rohr-Befestigung direkt an die Maschine angeschraubt. Flachdichtungen zwischen Teller und Maschine sorgen für die hygienegerechte Abdichtung. Mit dem zweiten Anbaukonzept beschreitet Steeldesign den Weg der Flächendichtung. Zwischen Bediengehäuse und Maschine wird dabei eine hygienegerechte großflächige O-Spalt Abdichtung angebracht. Das Prinzip: Bei der Kopplung von Maschine und Schaltschrankgehäuse mittels Flächendichtung kommt eine entsprechende Flachdichtung zum Einsatz und die Kabel lassen sich im Gehäuseinneren bis in die Maschine führen.

Kabelgitterrinnen in Edelstahl: Im Bereich der Kabelgitterrinnen ist gemäß Empfehlung der EHEDG auf Materialien in Runddrahtgeflecht-Konstruktionen der Qualität AIS 304L oder 316L zurückzugreifen. Die jeweiligen Stoßstellen sind schweißtechnisch extrem sauber zu verarbeiten, wobei Zwischenräume zu vermeiden sind. Eine wichtige Rolle spielt hierbei die Ankopplung zwischen Gitterrinne und Gehäusekorpus, damit die Empfehlungen der Hygienerichtlinien eingehalten werden. Steeldesign bietet verschiedene Koppelbausteine zur Anpassung der unterschiedlichen Produkte an.

Kabelkanäle: Zwei Anforderungen muss ein Kabelkanal gemäß Hygieneanforderung erfüllen. Zum einen müssen die Materialeigenschaften (Edelstahl) sowie die Oberflächenbeschaffenheit eingehalten werden. Infolgedessen setzt Steeldesign Edelstahl in den Qualitäten von AIS 304L oder 316L ein. Einhergehend mit der EHEDG-Empfehlung (Guideline 8, Pkt. 4.3 und 6.2) sind die Oberflächen der Kabelkanäle in der Güte K300 ausgeführt (Ra > 0,2 und <0,8 μm). Als zweites Kriterium ist zu beachten, dass ein IP-Schutz von mindestens IP66 gewährleistet wird.

Steeldesign hat auf dieser Basis ein Kanalsystem entwickelt, welches alle erforderlichen Anforderungen abdeckt. Erneut lag ein besonderes Augenmerk auf der hygienegerechten Ankopplung von Kabelkanal und Schaltschrank bzw. Gehäuse. Bei dem Kabelkanalsystem sind, basierend auf einer trapezförmigen Grundkonstruktion, alle wichtigen Vorgaben wie beispielsweise spaltlose Stoßstellen, Abfluss- und Abtropfmöglichkeiten, leichte Reinigbarkeit, einfache Montage sowie gute Adaptionsmöglichkeiten am 'HygienicLine'-Gehäuse berücksichtigt worden. Zu den Besonderheiten zählen u.a. die Lippendichtung zur Wand hin, die 0-Spaltdichtung des Deckels sowie die komplette Neigung des Kanals. TW www.steeldesign.de