Aluminium-Tragschienengehäuse für flexible Systeme

In zahlreichen Anwendungen wie in der Automatisierungstechnik, in Hausinstallationen oder in Industrieanlagen ist die Befestigung von Betriebsmitteln auf Tragschienen unerlässlich. Ein wichtiger Faktor für die optimale und sichere Nutzung von Betriebsmitteln auf Tragschienen ist die Wahl des richtigen Gehäuses, in denen sie untergebracht sind. Denn während die Tragschienen die Grundlage für die Montage und Organisation der elektrischen Betriebsmittel bilden, dienen die Gehäuse zu deren Schutz vor negativen Umwelteinflüssen wie Schmutz, Feuchtigkeit oder mechanischen Einflüssen.

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Halbschalengehäuse aus Aluminium stellen eine innovative Lösung für die Unterbringung elektronischer Komponenten auf Tragschienen dar. Sie punkten mit einem besonders montage- und wartungsfreundlichen Design und vereinen aufgrund der besonderen Materialeigenschaften des Aluminiums Leichtigkeit mit Robustheit auf ideale Weise.

Aluminiumgehäuse: Leicht, robust und thermisch effizient

Aluminiumgehäuse sind oft eine beliebte Wahl zur Umhausung von elektronischen Systemen, da sie eine beeindruckende Balance zwischen geringem Gewicht und hoher Formstabilität schaffen. Im Vergleich zu Stahlgehäusen sind sie deutlich leichter, was deren Handhabung und Transport erleichtert. Gleichzeitig übertreffen sie Kunststoffgehäuse in ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Belastungen. Darüber hinaus leisten sie aufgrund der exzellenten thermischen Leitfähigkeit des Aluminiums einen wesentlichen Beitrag zur Ableitung der Verlustwärme, die beim Betrieb der implementierten Elektronik entsteht, was eine Überhitzung verhindert, und die Lebensdauer sowie Zuverlässigkeit der Systeme erhöht. Aluminiumgehäuse werden meist eloxiert, um ihre Oberflächenqualität gezielt zu steigern.

Besonders in der Elektronik- und Industriebranche ist diese Oberflächenveredlung weit verbreitet. Durch das Eloxieren entsteht eine dünne Oxidschicht, die das Aluminium widerstandsfähiger gegen Abrieb und chemische Einflüsse macht, ohne dessen metallische Schönheit zu beeinträchtigen. Üblicherweise werden Aluminiumgehäuse in den Oberflächenausführungen schwarz eloxiert oder naturfarbig eloxiert angeboten, jedoch sind sie auf Anfrage in vielen anderen Farben erhältlich.

Diverse Halbschalen für unterschiedliche Anwendungen

Zur Erfüllung der vielfältigen Anforderungen unterschiedlichster Anwendungsbereiche von Tragschienengehäusen bieten Gehäusehersteller wie die Firma Fischer Elektronik ein umfangreiches Produktsortiment von Aluminiumgehäusen an. Darunter befinden sich diverse Halbschalengehäuse, deren modulare Struktur speziell auf die Anforderungen an Montagefreundlichkeit und Funktionalität ausgelegt ist und sowohl die Installation der Elektronik als auch deren Wartung und Reparatur erleichtert, da einzelne Module bei Bedarf schnell ausgetauscht oder angepasst werden können. Besonders hervorzuheben ist das Prinzip von sogenannten Kombinationsgehäuse. Ihr Design beruht auf zwei stranggepressten Aluminium-Halbschalenprofilen, die über eine spezielle Nut- und Federgeometrie zusammengesteckt und mittels front- und rückseitig anschraubbaren Deckelplatten fixiert werden. Ein bemerkenswertes Merkmal dieser Gehäuseserie besteht in der Möglichkeit aus einem breiten Sortiment diverser Halbschalenprofile zwei gleiche oder zwei verschiedene Halbschalenprofile zu kombinieren, um eine Gehäuselösung zu realisieren, die gezielt auf die spezifische Anwendungsanforderung abgestimmt ist.

Hochleistungskühlkörper sichern Systemstabilität

Die steigende Leistungsdichte heutiger Elektronik erfordert präzise Temperaturkontrolle. Hochleistungskühlkörper leisten dabei einen entscheidenden Beitrag zur Stabilität, Effizienz und Lebensdauer elektronischer Systeme in anspruchsvollen Anwendungen.

Die Basis von Kombinationsgehäusen, die für die Befestigung auf einer Standard-Tragschiene TS 35 nach EN 60715 vorgesehen sind, bildet ein Adapterprofil, das außen über eine spezielle Befestigungskontur und einer dort fest eingepressten Feder aus rostfreiem Stahl verfügt. Der aus Kontur und Drahtformfeder resultierende Aufrast-Mechanismus bewirkt eine schnelle, werkzeuglose Montage auf die Tragschiene, und garantiert selbst bei Stoßeinwirkungen einen sicheren Halt. Die Gehäuse können leicht von vorne auf Tragschienen mit Materialstärken von 1 – 2,3 mm aufgesteckt und arretiert werden. Eine weitere Befestigung ist nicht mehr erforderlich. Infolge der Ausrichtung der Befestigungskontur erstreckt sich die Profil- bzw. Gehäuselänge parallel entlang der Tragschiene. Zur Konfiguration eines Tragschienengehäuses, stehen verschiedene Halbschalenprofile zur Verfügung, die sich mit dem Adapterprofil kombinieren lassen (Bild 1).

Die Halbschalenprofile unterscheiden sich in mehreren Aspekten, die sowohl die Höhe als auch funktionale Anforderungen betreffen. So beinhalten sie praktische Konturelemente, welche die Funktionalität des Gehäuses optimieren. Stets vorhandenen sind speziell geformten Schraubkanäle, die der Befestigung der Deckelplatten dienen, und innen liegende Führungsnuten, welche ein einfaches Einschieben von Komponenten wie Leiterplatten ermöglichen. Gehäusehalbschalen mit zusätzlich integrierten T-Nuten bieten eine weitere Lösung zur Aufnahme elektronischer Komponenten. Durch das Einschieben von Gewindestreifen oder schiebbaren Muttern entlang des Profils lassen sich Befestigungselemente wie Abstandsbolzen fixieren, über die sich Leiterkarten oder Montageplatten befestigen lassen (Bild 2).

Zur Benutzerfreundlichkeit industrieller Betriebsmittel tragen ergonomisch geneigte Halbschalen bei. Die schräge Geometrie fördert eine bessere Handhaltung und erleichtert die Interaktion mit Bedienelementen. Zusätzlich begünstigt die gestufte Außenkontur der Halbschalen die Integration von Folientastaturen, indem sie eine funktional angepasste Oberfläche für deren Platzierung schafft (Bild 3).

Aufgrund der exzellenten Wärmeleiteigenschaften von Aluminium sind Aluminiumgehäuse eine bevorzugte Lösung für die effiziente Entwärmung von Leistungskomponenten. Insbesonders bei Anwendungen mit hoher Leistungsdichte oder kontinuierlicher Wärmeentwicklung spielen sie eine essenzielle Rolle. Halbschalenprofile mit integrierten Kühlrippen übernehmen eine doppelte Funktion: Sie dienen der implementierten Elektronik nicht nur als schützende Umhausung, sondern zugleich als Kühlkörper. Mittels einer thermischen Kontaktierung der Leistungskomponenten mit der gerippten Halbschale erfolgt eine gezielte Entwärmung der Leistungskomponenten. Dabei wird die Wärme, die beim Betrieb der Komponenten entsteht, zunächst in die Halbschale übertragen, innerhalb der Halbschalenstruktur verteilt und anschließend über die Schalenoberfläche an die Umgebung abgeführt.

Die Vergrößerung der Oberfläche durch Kühlrippen verbessert diesen Prozess erheblich und steigert somit die thermische Stabilität der elektronischen Baugruppe. Für Anwendungen, die sowohl eine effiziente Entwärmung von Leistungstransistoren als auch deren stabile sowie einfache Befestigung verlangen, eignen sich Halbschalen, die neben Kühlrippen auch eine speziell entwickelte Innenkontur zur Aufnahme von universellen Einrast-Transistorhaltefedern bieten. Zur Fixierung lassen sich die Transistoren mühelos zusammen mit den Haltefedern einclipsen. Die durch die Geometrie der Haltefeder erzeugte Klemmkraft sorgt für eine zuverlässige und feste Positionierung der Transistoren und ermöglicht zudem einen optimalen Wärmeübergang zwischen dem Transistor und der Halbschale (Bild 4).

Neben den Kombinationsgehäusen offerieren Gehäusehersteller eine Vielzahl an Gehäusen, die durch unterschiedliche Konstruktionskonzepte überzeugen. Dazu zählen Halbschalengehäuse mit einschiebbaren oder anschraubbaren Deck- bzw. Bodenblechen sowie Gehäuse, deren Körper aus einem Tubusprofil besteht. Ergänzend dazu sind auch vollständig aus Aluminiumblechen gefertigte Gehäuse erhältlich, die durch ihre flexible Gestaltungsfreiheit eine ideale Lösung für zahlreiche Anwendungen bieten (Bild 5). Da der Grundaufbau dieser Gehäuse über keine Tragschienenbefestigung verfügt, erfolgt die Montage auf eine Tragschiene über optional erhältliches Installationszubehör.

Rückwände und Klammerbefestigungen

Für viele Gehäuse, die auf stranggepresste Profile basieren, bieten Gehäusehersteller Adapterrückwände an, welche die standardmäßige Rückwand ersetzen. Bei Verwendung dieser Adapterrückwände richten sich die Gehäuse senkrecht zur Tragschiene aus, mit Blick auf die Frontplatte des Gehäuses. Dabei wird das Gehäuse mittig zur Tragschiene positioniert. Mehr Freiheit bezüglich der Gehäusepositionierung bieten universelle Klammerbefestigungen. Sie können mithilfe von Schraubverbindungen an beliebigen Positionen sowohl an Profilgehäusen als auch an Blechgehäusen montiert werden. Die stabilen Klammerbefestigungen sind mit bereits eingebrachten Bohrungen für Senkkopfschrauben oder mit Langlöchern für eine flexible Positionierung und Befestigung erhältlich. Für einen festen Sitz größerer Gewichte oder längerer Hebelarme werden die Befestigungen auch mit zwei eingepressten Haltefedern angeboten (Bild 6). Die Rückwände sowie die Klammerbefestigungen bestehen ebenfalls aus stranggepressten Aluminiumprofilen, und nutzen denselben Befestigungsmechanismus aus Kontur und integrierter Feder wie die Adapterprofile der Kombinationsgehäuse.

Kunststoffhalteklammern stellen eine geeignete Alternative zu Tragschienenbefestigungen aus Aluminium dar, insbesondere in Anwendungen, die eine zuverlässige elektrische Isolierung erfordern. Da Kunststoff keine leitenden Eigenschaften besitzt, minimiert er das Risiko von elektrischen Kurzschlüssen oder unerwünschten Stromflüssen. Die Montage des massiven Kunststoffstrangprofils mit integrierter Federwirkung erfolgt durch ein einfaches Aufschnappen auf die Tragschiene, wodurch die Installation ebenso unkompliziert ist wie bei den Befestigungen aus Aluminium. Das verwendete Hart-PVC ist nach UL94V0 zertifiziert und hält Temperaturen bis zu 90°C stand, sodass es höchste Sicherheits- und Brennbarkeitsanforderungen erfüllt.

Fazit

Tragschienengehäuse sind essenzielle Komponenten in vielen industriellen Anwendungen. Der modulare Aufbau von Halbschalengehäusen, die vielfältige Gestaltungsflexibilität von Kombinationsgehäusen sowie deren Verfügbarkeit in zahlreichen kundenspezifischen Längen ermöglicht es Kunden, maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedlichste Anwendungen zu realisieren – von industriellen Steuerungen bis hin zu empfindlichen Messgeräten. Um den unterschiedlichsten Anwendungen von Hutschienengehäusen gerecht zu werden, offeriert die Firma Fischer Elektronik ein breites Produktsortiment von Gehäusen und passenden Hutschienenbefestigungen. Des Weiteren berät und unterstützt sie Kunden kompetent bei der Wahl und Gestaltung eines Hutschienengehäuses. (na)