Normgerechte Lösungen zur Prüfung von Staub- und Wasserdichtigkeit

IP-Schutzarten sollen den sicheren Betrieb von elektrischen Geräten gewährleisten. Sie beziehen sich auf die Eignung der elektronischen Betriebsmittel für unterschiedliche Umgebungsbedingungen. Konkret heißt das: Sie geben an, wie gut ein Gerätegehäuse gegen das Eindringen von festen Fremdkörpern inklusive Sand und Staub sowie von Wasser geschützt ist. Definiert sind die IP-Schutzarten in zwei internationalen Normen. Die DIN EN 60529 ist die allgemeine Norm für Schutzarten durch Gehäuse, die ISO 20653 bezieht sich speziell auf den Schutz der elektrischen Ausrüstungen von Straßenfahrzeugen. Während Begriffe wie „wasserfest“ oder „staubdicht“ alleine recht ungenau sind, bieten die IP-Schutzklassen ein Bewertungssystem mit messbaren genormten Kriterien. Nutzer können so zuverlässig Geräte auswählen, die den Einsatz- und Umgebungsbedingungen sicher standhalten.

Der IP-Code: Dafür stehen Buchstaben und Zahlen

Die IP-Schutzart ist im sogenannten IP-Code aus zwei Buchstaben und zwei Ziffern beschrieben. Die beiden Buchstaben „IP“ stehen für „International Protection“ oder im englischen Sprachraum auch für „Ingress Protection“, auf Deutsch: Eindringschutz. Des Weiteren gibt die erste Ziffer an, in welchem Umfang ein Gehäuse vor Berührung und festen Fremdkörpern schützt. Die zweite Ziffer steht für die Höhe des Schutzes gegen Feuchtigkeit und Wasser. Ist eine der beiden Schutzarten nicht relevant, wird die unbedeutende Ziffer durch ein „X“ ersetzt – zum Beispiel IPX1. Wird die Norm ISO 20653 für Straßenfahrzeuge angewandt, kommt bei einzelnen Prüfungen noch der Buchstabe "K" hinzu – zum Beispiel IPX9K. Bei beiden Kennziffern startet die Skala bei 0, wenn kein Schutz gegen Berührung/Fremdkörper beziehungsweise Feuchtigkeit vorhanden ist.

Mehr als Staubschutz: IP-Schutzart gegen Berührung und Fremdkörper

In der Praxis wird die erste IP-Kennziffer häufig mit dem Schutz vor Staub verbunden. Dies ist aber nur das obere Ende der Schutzskala. Sie beginnt bei IP1X mit dem Schutz gegen das Eindringen von festen Fremdkörpern, die größer sind als 50 mm im Durchmesser. Die Skala endet bei IP6X mit der Staubdichtigkeit.

Von Regen bis Hochdruckreiniger: IP-Schutzart gegen Wasser

Die zweite Kennziffer informiert, inwieweit das Produkt gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist. Die Normen definieren jeweils genau, auf welche Weise das Wasser auf das Gehäuse einwirkt. Bei der Schutzart IPX1 muss das Gehäuse senkrecht fallenden Tropfen standhalten können, wie etwa bei leichtem Regen. Der maximale Schutz ist bei IPX9 erreicht: Wasser, das mit starkem Druck bei hohen Temperaturen aus allen Richtungen auf das Gehäuse trifft, darf nicht eindringen.

Praxis-Beispiel: Schutzart IP65

Eine gängige Schutzart ist IP65. Ein Produkt mit dieser Schutzart verfügt über einen vollständigen Berührungsschutz. Staub kann nicht eindringen und das Gehäuse schützt gegen Strahlwasser aus jeder beliebigen Richtung. Entscheidend ist dies, wenn beispielsweise bewegliche Teile wie Motoren oder Getriebe geschützt werden müssen. Grundsätzlich wird die Schutzart IP65 für alle Arten von elektrischen und elektronischen Geräten im Außenbereich empfohlen, also von der Außenleuchte über Pumpenmotoren, Solarpanels und Kameras bis zu Schaltschränken und Anschlusskästen. So sind sie gegen Staub, Regen und Feuchtigkeit geschützt.

Verwechslungsgefahr: Schutzart und Schutzklasse

Häufig werden die Begriffe „Schutzart“ und „Schutzklasse“ parallel gebraucht oder verwechselt. Während die Schutzarten den Schutzgrad gegen Berührung, Fremdkörper und Wasser festlegen, beschreibt die Schutzklasse gemäß DIN EN 61140 (VDE 0140-1) die Maßnahmen, die vor berührungsgefährlichen Spannungen, das heißt elektrischem Schlag, schützen.

Staubtestgerät DustEvent: Standardlösung in zwei Größen

Mittels Staubprüfungen wird getestet, ob Fremdkörper wie Sand oder Staub in das Gehäuse des Prüflings eindringen können. Typische IP-Schutzartprüfungen in Bezug auf Staub sind die Prüfungen IP5X und IP6X gemäß der Prüfnorm DIN EN 60529 und die Prüfungen IP5KX / IP6KX gemäß der Norm ISO 20653. Weiss Technik hat für diese standardisierten IP-Staubprüfungen die Staubtestgeräte DustEvent im Produktprogramm. Sie sind in zwei Größen mit einem Prüfraumvolumen von 1000 und 2000 Litern verfügbar.

Für die IP-Staubprüfungen wird normgerecht zusammengesetztes Staubmaterial in den Prüfraum eingeführt. Dies kann zum Beispiel sehr feiner Talkumstaub (<75 μm), Portlandzement, Flugasche oder Arizonastaub sein, je nach Anforderung. Der eingeführte Staub wird für normkonforme Tests im Prüfsystem homogen verteilt, zudem möglichst trocken und klumpfrei gehalten. Mit optionalen Zusatzausstattungen lassen sich die DustEvent-Prüfschränke für Tests nach weiteren Standards aufrüsten, unter anderem nach SAE J 575 oder IEC 60068-2-68.

Prüfgerät für Spritzwasser SWT: Standard für gängige Tests

Für die häufigen IP-Schutzartprüfungen IPX3 und IPX4 gemäß DIN EN 60529 bietet das Unternehmen die Spritzwassertestgeräte WaterEvent an. Mit ihnen wird untersucht, ob der Prüfling dem Eindringen von Spritzwasser von allen Seiten standhält. Die Testgeräte sind mit Schwenkrohrradien von 200 bis 800 mm verfügbar. Für Tests nach weiteren Normen und Schutzarten lassen sich die Geräte mit der erforderlichen Zusatzausstattung umrüsten. Damit können zum Beispiel die Anforderungen für alle IP-Schutzarttests nach ISO 20653 und DIN EN 60529 sowie für die internationalen Normen SAE J 575, JIS D 0203 und IEC 60598-1 erfüllt werden.

Lösungen für besondere Anforderungen

Neben den bewährten Standardprüfschränken entwickelt das Unternehmen maßgeschneiderte Sonderlösungen für anspruchsvolle IP-Schutzartprüfungen. Dazu gehören unter anderem Prüfanlagen für die Automobilindustrie, in denen Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge auf ihre Wasser- und Staubdichtigkeit geprüft werden. So nutzt die FEV Group im Entwicklungs- und Testzentrum für Hochvoltbatterien eine Spritzwasser-Testanlage für die Durchführung der IP-Schutzart-Tests IPX5, IPX6, IPX6K (Strahlwasser, starkes Strahlwasser, unter erhöhtem Druck) und IPX9K (Hochdruck/Dampfstrahl-Reinigung). Für Staubtests der Schutzarten IP5X, IP6X, IP5KX und IP6KX im FEV-Testzentrum hat Weiss Technik darüber hinaus ein Staubtestsystem entwickelt, in dem komplette Battery Packs mit bis zu 1000 kg Gewicht Platz finden. (neu)