Der ultimative Leitfaden für Scharniere für Industriegehäuse: Auswahl, Materialien und Anwendungen

In den Bereichen der industriellen Fertigung und der Elektrotechnik sind die Scharniere von Industriegehäusen mehr als nur einfache Verbindungspunkte. Vielmehr handelt es sich um eine Kernkomponente, die die Integrität eines Industriegehäuses aufrechterhält. Die Wahl des falschen Scharniers kann jedoch schwerwiegende Folgen haben.

Wenn zum Beispiel ein Scharnier ausfällt, hängt das Türblatt durch. Dieser Türdurchhang verhindert, dass die Dichtung richtig zusammengedrückt wird. Wenn die Dichtung versagt, können Feuchtigkeit, Staub und ätzende Chemikalien in das Innere des Schranks eindringen. Letztendlich wird dadurch die Funktion des Schranks direkt beeinträchtigt. IP-Schutzart (z. B. IP65, IP66) oder NEMA-Bewertung (z. B. NEMA 4, NEMA 4X).

Im Einzelnen handelt es sich um folgende Folgen:

• Kurzschlüsse in empfindlichen elektronischen Bauteilen aufgrund von Feuchtigkeit.
• Überhitzung des Bedienfelds durch Staubansammlung.
• Verletzungen des Bedieners durch sich lösende schwere Türen.

In Umgebungen wie Chemieanlagen, lebensmittelverarbeitenden Betrieben oder Telekommunikations-Basisstationen im Freien müssen Scharniere extremen physikalischen und umweltbedingten Belastungen standhalten. Daher bietet dieser Artikel eine auf technischen Daten basierende Auswahlhilfe, die Ingenieuren und Beschaffungsspezialisten hilft, die richtige Entscheidung zu treffen.

Typen von Industriegehäusescharnieren

Im Großen und Ganzen werden industrielle Scharniere in vier Typen eingeteilt, die sich auf Befestigungsmethoden, Funktionalität und Sicherheitsanforderungen stützen.

Externe Scharniere

Außenliegende Scharniere werden an der Außenseite der Schranktür angebracht. Dies ist derzeit die häufigste Art von Industriescharnieren.

• Technische Merkmale:
  • Öffnungswinkel: Er ermöglicht einen Öffnungswinkel von 180° bis 270°. Dies bietet den Technikern maximalen Arbeitsraum.
  • Einbau: Direkt an der Oberfläche des Türrahmens mit Schrauben oder durch Schweißen montiert.
  • Kosten: Im Allgemeinen hat es eine einfache Struktur mit relativ niedrigen Herstellungskosten.
• Anwendbare Szenarien:
  • Standard-Schalttafeln.
  • Universelle mechanische Gehäuse für Innenräume.
  • Nicht-Hochsicherheitsumgebungen.
• Beschränkungen: Da das Scharnier jedoch offen liegt, kann es entfernt oder manipuliert werden, wodurch es für Hochsicherheitsbereiche ungeeignet ist.

Verdeckte / innenliegende Scharniere

Im Gegensatz zu den Außenmodellen sind die verdeckten Scharniere im Inneren der Tür und des Rahmens angebracht. Wenn die Tür geschlossen ist, ist das Scharnier von außen nicht sichtbar.

• Technische Merkmale:
  • Sicherheit: Da der Stift oder die Schrauben von außen nicht zugänglich sind, bietet es einen extrem hohen Widerstand gegen Manipulationen. Daher ist dies die erste Wahl für sichere Scharniere für vandalensichere Gehäuse.
  • Abdichtung: Darüber hinaus erleichtert diese Konstruktion die Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Dichtung an der Außenseite des Gehäuses, was zur Einhaltung der Normen NEMA 4 und IP66 beiträgt.
  • Öffnungswinkel: Nachteilig ist, dass der Öffnungswinkel aufgrund interner baulicher Beschränkungen in der Regel auf 90° bis 120° begrenzt ist.
• Anwendbare Szenarien:
  • Telekommunikationsschränke für den Außenbereich.
  • Server-Racks.
  • Elektrische Einrichtungen in öffentlichen Bereichen.

Kontinuierliche / Piano-Scharniere

Alternativ dazu gibt es durchgehende Scharniere, die die gesamte Höhe der Tür abdecken.

• Technische Merkmale:
  • Lastverteilung: Entscheidend ist, dass das Gewicht gleichmäßig über den gesamten Türrahmen verteilt wird und nicht auf zwei oder drei Punkte konzentriert ist. Dadurch wird die Belastung pro Flächeneinheit erheblich reduziert.
  • Langlebigkeit: Diese Konstruktion verhindert, dass sich das Türblatt verzieht oder durchbiegt.
  • Ausrichten: Darüber hinaus wird ein ständiger Kontakt zwischen der Tür und dem Rahmen aufrechterhalten, was die Kompression langer Dichtungsstreifen erleichtert.
• Anwendbare Szenarien:
  • Hochbelastbare Industrietore.
  • Umgebungen mit starken Vibrationen (z. B. Gehäuse von Generatoren).
  • Robuste Werkzeugschränke.

Drehmoment und Positionierung der Scharniere

Schließlich nutzen diese Scharniere Reibung oder mechanische Strukturen, um die Bewegung der Tür zu steuern.

• Technische Merkmale:
  • Unendliche Positionierung: Der Benutzer kann die Tür oder das Paneel in jedem beliebigen Winkel halten. Daher sind keine zusätzlichen Gasfedern oder Stützstreben erforderlich.
  • Sicherheit: Außerdem wird verhindert, dass schwere Platten versehentlich herunterfallen und das Personal bei der Wartung durch die Schwerkraft verletzen.
  • Schlüsselwort-Abdeckung: Diese Produkte werden oft als Scharniere, die offen halten, gesucht.
• Anwendbare Szenarien:
  • Halterungen für Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI).
  • Schalttafeln für medizinische Geräte.
  • Deckel oder Abdeckungen, die zu Wartungszwecken häufig zugänglich sein müssen.

Abhebbare Scharniere

• Technische Merkmale: Besteht aus einem männlichen und einem weiblichen Teil, so dass der Benutzer die Türplatte einfach anheben und nach dem Öffnen entfernen kann.
• Anwendbare Szenarien: Enge Durchgänge oder Serverräume mit wenig Platz, in denen die Türverkleidung vollständig entfernt werden muss, um die Wartung zu erleichtern.

Materialauswahl: Anpassung an die Umwelt

Grundsätzlich entscheidet die Wahl des Materials über die Lebensdauer des Scharniers. Die Materialien müssen auf der Grundlage der chemischen und physikalischen Eigenschaften der Anwendungsumgebung ausgewählt werden.

Edelstahl 304 vs. Edelstahl 316

Nichtrostender Stahl ist das Standardmaterial im Industriesektor, das sich durch hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auszeichnet.

• 304 Edelstahl (ASTM A240 Typ 304):
  • Eigenschaften: Enthält 18% Chrom und 8% Nickel. Insgesamt hat es eine gute Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit.
  • Anwendungen: Lebensmittelverarbeitung in Innenräumen, allgemeine chemische Umgebungen, Abwaschbereiche.
• 316 Edelstahl (ASTM A240 Typ 316):
  • Eigenschaften: Der Typ 316 enthält jedoch zusätzlich 2% Molybdän. Dies verleiht ihm extreme Beständigkeit gegen Chloride und Salzsprühnebel.
  • Anwendungen: Meeresumgebungen, Offshore-Ölplattformen, Küsteninfrastruktur, pharmazeutische Anlagen.
  • Daten-Referenz: Vor allem in ASTM B117 SalzsprühtestsEdelstahl 316 schneidet deutlich besser ab als 304.

Zink-Druckguß

Alternativ dazu werden Zinklegierungen im Druckgussverfahren hergestellt, das eine extrem hohe Maßgenauigkeit bietet.

• Merkmale:
  • Festigkeit: Hohe Zugfestigkeit, geeignet für mittlere Belastungen.
  • Oberfläche: Sie muss jedoch verchromt oder schwarz pulverbeschichtet sein, um Oxidation zu verhindern.
  • Kosten: In der Regel ist es kostengünstiger als Edelstahl.
• Anwendungen: Schaltschränke für Innenräume, IT-Schränke, allgemeine mechanische Geräte.

Thermoplastisches und glasgefülltes Nylon

• Merkmale:
  • Korrosionsbeständigkeit: Von Natur aus immun gegen die meisten Säuren, Laugen und Lösungsmittel. Kurz gesagt, es wird nicht rosten.
  • Gewicht: Mehr als 50%, leichter als Metall.
  • Isolierung: Nicht leitendes Material, das die elektrische Sicherheit erhöht.
  • Standard-Referenz: Materialien, die den folgenden Normen entsprechen Entflammbarkeit nach UL 94-V0 Normen ausgewählt werden sollten.
• Anwendungen: HVAC-Systeme, Schränke für die Lagerung korrosiver Chemikalien, leichte Zugangstüren.

Kriterien für die Auswahl: Checkliste für Experten

Um den Erfolg sicherzustellen, sollten Sie vor dem Kauf von Scharnieren die technischen Parameter anhand der folgenden Checkliste überprüfen.

Tragfähigkeit & Sicherheitsfaktor

In erster Linie sollten Sie das Gewicht der Tür nicht schätzen. Es müssen konkrete Werte berechnet werden.

• Berechnungsformel: Gesamtgewicht der Tür = Gewicht der Türverkleidung + Gewicht der an der Tür montierten Ausrüstung (z. B. Ventilatoren, Messgeräte, Kabel).
• Sicherheitsfaktor: Es wird empfohlen, eine Sicherheitsmarge von 25% - 30% vorzusehen. Wenn das Gesamtgewicht der Tür 40 kg beträgt, wählen Sie eine Scharnierkombination, die für mindestens 50 kg ausgelegt ist.
• Verteilung: Auch ein größerer Abstand zwischen den Scharnieren verbessert die Stabilität der Tür und verringert die seitliche Belastung der Scharnierstifte.

Abdichtung & IP-Schutz

Außerdem darf die Art der Scharniermontage die Schutzart des Gehäuses nicht beeinträchtigen.

• Außenanwendungen: Für Außengehäuse müssen Sie wasserdichte Scharniere verwenden.
• Einhaltung der Vorschriften:
  • Bei Schränken der Schutzart IP65/IP66 müssen die Scharniere mit O-Ringen oder Dichtungen versehen sein, um zu verhindern, dass Wasser durch die Schraubenlöcher eindringt.
  • Für NEMA 4X-Gehäuse müssen dagegen Scharniere aus Edelstahl 316 verwendet und die Befestigungslöcher abgedichtet werden.
  • Referenznorm: UL 50E (Gehäuse für elektrische Geräte).

Öffnungswinkel & Platzbeschränkungen

• 90°-Grenze: Geeignet für Schränke, die an einer Wand stehen.
• 120°-Grenze: Häufig bei verdeckten Scharnieren, um zu verhindern, dass die Tür an angrenzende Geräte stößt.
• 180° - 270°: Geeignet für Bereiche mit breiten Gängen, insbesondere wenn die interne Backplane für Verdrahtungsarbeiten vollständig freigelegt werden muss.

Montagearten

• Zum Aufschrauben: Am einfachsten zu ersetzen und zu warten. Erfordert vorgebohrte Löcher.
• Angeschweißt: Dauerhafte Befestigung. Sie bietet zwar die höchste Festigkeit, kann aber nach der Installation nicht mehr angepasst werden. Üblich bei schweren Stahlschränken.
• Einrastbar: Wird für Blechschränke verwendet und ermöglicht eine schnelle, werkzeuglose Montage. Obwohl es für die Massenproduktion geeignet ist, hat es eine geringere Tragfähigkeit.

Gemeinsame industrielle Anwendungsfallstudien

5G-Telekommunikations-Basisstation für den Außenbereich

• Umweltherausforderung: Die Geräte werden in Küstengebieten installiert, wo sie hoher Luftfeuchtigkeit, Korrosion durch Salzsprühnebel, starkem Regen und potenziellen Vandalismusrisiken ausgesetzt sind. Außerdem gibt es große Temperaturschwankungen (-20°C bis +50°C).
• Empfehlung zur Auswahl: Verdeckte Scharniere aus 316er Edelstahl.
• Begründungen:
  • Edelstahl 316: Beständig gegen Salzsprühnebelkorrosion, erfüllt ASTM B117 Testanforderungen.
  • Verdecktes Design: Verhindert Aufhebeln und erhöht so die Sicherheit.
  • Interne Installation: Schützt den Scharnierzapfen vor direktem Regen und gewährleistet, dass die Schutzart IP55 oder IP65 erhalten bleibt.

CNC-Maschinensteuerungsschrank

• Herausforderung für die Umwelt: In der Werkstatt gibt es viel Ölnebel und Metallspäne. Gleichzeitig erzeugen die Geräte während des Betriebs kontinuierlich hochfrequente Vibrationen. An der Tür ist ein schwerer Industriemonitor angebracht.
• Empfehlung zur Auswahl: Hochbelastbares Zinkdruckguss-Dauerscharnier oder verstärktes Außenscharnier.
• Begründungen:
  • Durchgehendes Scharnier: Die durchgehende Halterung verteilt das Gewicht des Monitors effektiv und verhindert so ein Durchhängen der Türverkleidung aufgrund von Vibrationen.
  • Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen: Die Konstruktion mit durchgehenden Stiften ist im Vergleich zu Einpunktscharnieren widerstandsfähiger gegen Lockerung durch langfristige Vibrationen.

FAQ

F: Welches Scharnier ist für Außengehäuse am besten geeignet? A: Im Allgemeinen sollten bei Gehäusen für den Außenbereich Scharniere aus Edelstahl 316 die erste Wahl sein, um Rost zu vermeiden. Um die Schutzklassen NEMA 4X oder IP66 zu erreichen, wird empfohlen, externe Scharniere mit Dichtungen oder alternativ verdeckte, intern montierte Scharniere zu verwenden, um Leckstellen zu minimieren.

F: Wie messe ich industrielle Scharniere? A: Die wichtigsten Abmessungen sind: 1. Länge des Flügels; 2. Breite des Flügels; 3. Durchmesser des Stifts; 4. Beim Austausch von Scharnieren müssen Sie jedoch sicherstellen, dass die Lochabstände genau übereinstimmen.

F: Was ist der Unterschied zwischen Scharnieren aus rostfreiem Stahl 304 und 316? A: Der Hauptunterschied liegt in der chemischen Zusammensetzung. Edelstahl 316 enthält Molybdän, wodurch seine Korrosionsbeständigkeit wesentlich höher ist als die von Edelstahl 304. Daher muss in Meeresumgebungen oder Umgebungen, die Chloriden ausgesetzt sind, Edelstahl 316 verwendet werden.

F: Was ist ein Drehmomentscharnier, und wann brauche ich es? A: Ein Drehmomentscharnier verfügt über einen Innenwiderstand, der eine Tür in jeder Position halten kann. Mit anderen Worten: Wenn Sie einen Monitor, eine Klappe oder ein Bedienfeld in einem bestimmten Winkel halten müssen, um die Bedienung zu erleichtern, und keine Gasdruckfedern verwenden möchten, benötigen Sie ein Drehmomentscharnier.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl der richtigen Scharniere für Industriegehäuse ein entscheidender Schritt ist, um den langfristigen stabilen Betrieb von Anlagen zu gewährleisten. Diese Entscheidung wirkt sich direkt auf die Schutzart (IP/NEMA-Einstufung), die Betriebssicherheit und die Wartungskosten der Anlage aus.

• Für Umgebungen mit hoher Korrosionsbelastung sollten Sie sich für Edelstahl 316 entscheiden.
• Bei hohen Sicherheitsanforderungen wählen Sie dagegen verdeckte Scharniere.
• Für schwere Lasten sind durchgehende Scharniere die beste Wahl.

Und schließlich sollten Sie immer die einschlägigen technischen Normen (wie UL 50E und IEC 60529) zur Überprüfung.

Aufruf zum Handeln: Lassen Sie nicht zu, dass die falsche Hardware Ihre Konstruktion beeinträchtigt. Wenden Sie sich noch heute an unser Technikteam, um eine kostenlose Auswahlberatung zu erhalten, oder laden Sie unseren aktuellen Produktkatalog für Industriescharniere (PDF) herunter, um detaillierte Belastungsdaten und Maßzeichnungen für jedes Modell anzuzeigen. Stellen Sie sicher, dass Ihr nächstes Projekt den höchsten Industriestandards entspricht.