Che cosa sta cercando?
Una protezione efficace richiede solitamente qualcosa di più del semplice posizionamento di una guaina ad alta temperatura sopra i cavi. Gli ingegneri devono valutare la fonte di calore, lo spazio libero disponibile, il percorso del cablaggio, la posizione del connettore, il movimento del veicolo, il metodo di installazione e la temperatura massima consentita del cablaggio.
L'approccio più affidabile consiste nel combinare un percorso idoneo con una guaina protettiva termica alluminata opportunamente selezionata, una sicura ritenzione meccanica e una convalida termica specifica per l'applicazione.
I collettori di scarico raccolgono i gas caldi da più cilindri del motore e li dirigono verso il resto dell'impianto di scarico. Gli alloggiamenti della turbina del turbocompressore e i tubi di discesa vicini operano all'interno dello stesso percorso di flusso ad alta temperatura.
Questi componenti creano zone termiche localizzate all'interno del vano motore. Un cablaggio elettrico può essere separato dalla superficie calda da un traferro d'aria ma ricevere comunque una notevole energia radiante.
Il cablaggio tipico situato in queste zone o vicino a esse include:
Poiché questi componenti possono avere limiti di temperatura differenti, è opportuno valutare l'assieme completo del cablaggio anziché considerare solo il conduttore o la guaina del cavo.
Un errore comune di specifica è selezionare una guaina basandosi esclusivamente sulla sua temperatura massima pubblicizzata.
La capacità di temperatura del materiale della guaina non stabilisce direttamente la temperatura che il cablaggio protetto raggiungerà. La temperatura del cablaggio è influenzata da diverse variabili:
L'obiettivo ingegneristico dovrebbe quindi essere espresso come una condizione termica, come la temperatura massima consentita del cavo, del connettore o dell'assieme del cablaggio, piuttosto che solo come una classe di temperatura richiesta per la guaina.
Prima di selezionare una guaina protettiva, determinare il metodo dominante di trasferimento del calore. Il cablaggio adiacente allo scarico può essere influenzato da calore radiante, alta temperatura ambiente, calore conduttivo o una combinazione di queste condizioni.
Il calore radiante viaggia da una superficie di scarico calda o da un turbocompressore verso il cablaggio senza contatto fisico diretto.
Questa è la condizione in cui una guaina alluminata riflettente risulta particolarmente utile. La superficie riflettente è rivolta verso la fonte di calore esterna e aiuta a ridurre l'energia radiante assorbita dal tessuto sottostante e dal cablaggio.
L'intero vano motore può rimanere caldo dopo un funzionamento prolungato. in questa condizione, il cablaggio è esposto non solo a una superficie calda, ma anche a temperature elevate dell'aria circostante e a componenti riscaldati vicini.
Un sottile strato riflettente potrebbe dover essere combinato con un isolamento aggiuntivo quando la temperatura ambiente prolungata costituisce una parte principale dei requisiti.
Se la guaina del cablaggio tocca un collettore di scarico, l'alloggiamento del turbocompressore o il tubo di scarico, il calore può essere trasferito per conduzione diretta.
Una superficie riflettente da sola non deve essere considerata la soluzione principale per il contatto diretto continuo. L'azione correttiva preferita consiste solitamente nel migliorare l'instradamento, ripristinare lo spazio libero o introdurre un'apposita schermatura dal lato della sorgente. Potrebbe inoltre essere richiesto un isolamento supplementare.
Alcuni percorsi dei cablaggi sono esposti all'aria calda proveniente dalla zona dello scarico o del turbocompressore. Il movimento dell'aria può trasportare calore verso connettori o rami del cablaggio che non sono direttamente rivolti verso la superficie più calda.
Questo aspetto dovrebbe essere considerato quando si decide la lunghezza della sezione protetta. Coprire solo il punto direttamente opposto alla fonte di calore potrebbe non proteggere l'intera zona interessata.
Una guaina termica dovrebbe supportare un buon instradamento del cablaggio, non compensare un problema di installazione evitabile.
Prima di aggiungere isolamento, verificare se il cablaggio può essere allontanato dalla fonte di calore. Anche una modesta modifica dell'instradamento può ridurre l'esposizione al calore radiante e rendere possibile un sistema di protezione più sottile e flessibile.
Controllare l'intero percorso del cablaggio per verificare la presenza di:
La distanza minima di sicurezza deve essere verificata in condizioni di movimento effettivo, e non solo quando il veicolo è fermo e il motore è freddo.
Esistono tre approcci fondamentali per la gestione termica.
Viene installata una guaina riflettente o isolante attorno al cablaggio. Questo è utile quando il cablaggio segue un percorso definito e c'è abbastanza spazio per lo spessore aggiunto della guaina.
Viene installata una schermatura separata attorno o tra il componente di scarico e il cablaggio. Esempi includono schermi metallici sagomati, barriere tessili flessibili e sistemi di isolamento del turbocompressore.
La schermatura lato sorgente può ridurre il carico termico che interessa più componenti vicini anziché proteggere una sola sezione del cablaggio.
I vani motore ristretti possono richiedere sia una protezione sul lato della sorgente sia una guaina attorno al fascio di cavi. Questo approccio può essere appropriato laddove la fonte di calore è intensa, lo spazio è limitato o diversi materiali all'interno del fascio hanno temperature consentite basse.
Il design finale dovrebbe essere convalidato come un assieme completo piuttosto che presumere che due prodotti singolarmente termoresistenti soddisfino automaticamente la temperatura richiesta per il fascio di cavi.
Un collettore di scarico presenta normalmente una forte fonte di calore radiante su una superficie relativamente ampia. Il cablaggio può passare sopra, di fianco o dietro il collettore a causa della posizione del sensore, dell'architettura del motore o del percorso del connettore.
Una guaina in fibra di vetro alluminata è spesso un punto di partenza adatto quando:
La lunghezza protetta dovrebbe estendersi oltre la zona di esposizione più intensa. Le estremità non dovrebbero terminare esattamente sul bordo del collettore se il calore radiante circostante può comunque raggiungere il cavo scoperto.
Le installazioni di turbocompressori presentano un problema di ingombro più concentrato. L'alloggiamento della turbina, il collettore di scarico, l'area della valvola wastegate e il tubo di discesa possono trovarsi tutti all'interno di uno spazio limitato.
Il cablaggio vicino a un turbocompressore potrebbe anche dover servire componenti posizionati vicini alla fonte di calore, inclusi attuatori e sensori. Ciò può lasciare solo una breve distanza in cui ridurre l'esposizione al calore.
Fattori di progettazione importanti per l'area del turbo includono:
Un fascio di cavi nell'area del turbocompressore potrebbe richiedere una guaina multistrato o una schermatura combinata della fonte di calore e del fascio quando un sottile strato riflettente non è in grado di fornire la riduzione di temperatura necessaria.
Una guaina in fibra di vetro alluminata combina un esterno in alluminio riflettente con una struttura tessile in fibra di vetro flessibile.
La superficie in alluminio affronta il calore radiante, mentre lo strato in fibra di vetro supporta la guaina e fornisce separazione tra la superficie esterna e il cablaggio protetto.
A seconda della costruzione, lo strato riflettente può utilizzare foglio di alluminio, pellicola alluminata, tessuto alluminato o un altro composto di alluminio laminato.
Per considerazioni dettagliate sui materiali e sulle dimensioni, vedere Guaina in fibra di vetro alluminizzata per la protezione dei cablaggi automobilistici.
Un singolo strato riflettente potrebbe non essere sufficiente quando la fonte di calore è molto vicina, l'esposizione si protrae per lunghi periodi o il limite di temperatura del cablaggio è particolarmente basso.
Un design multistrato può combinare:
Gli strati aggiuntivi aumentano lo spessore della parete e possono ridurre la flessibilità. Il design deve quindi bilanciare le prestazioni termiche rispetto allo spazio di installazione disponibile e al raggio di curvatura richiesto.
La sequenza di assemblaggio del fascio determina se è possibile utilizzare una guaina tubolare continua.
| Condizione del fascio | Design di partenza idoneo | Considerazione principale |
|---|---|---|
| Cablaggi prima dell'installazione dei connettori | Manicotto tubolare a infilare | Fornisce una copertura circonferenziale continua |
| Imbracatura completata con grande conconnettori | Guaina avvolgente | Non richiede che il connettore passi attraverso la guaina |
| Cablaggio che richiede manutenzione futura | Guaina con chiusura a strappo o a pressione | Può essere aperta per ispezione o sostituzione |
| Assemblaggio che richiede un'installazione rapida | Guaina autorichudente | Riduce le fasi di chiusura separate |
| Cablaggio con diramazioni e geometria irregolare | Schermo in tessuto sagomato su misura | Può essere sviluppato attorno a connettori e derivazioni |
Per un confronto completo, consultare Guaine di protezione termica scorrevoli rispetto ad avvolgenti per cablaggi automobilistici.
Quando il cablaggio è già installato, scollegare il fascio potrebbe non essere pratico. È possibile posizionare una guaina riflettente avvolgente attorno alla sezione protetta senza far passare i connettori attraverso un tubo.
BSTFLEX offre guaine alluminate con chiusura a strappo per cavi, conduttori e tubi flessibili che richiedono una protezione rimovibile dal calore radiante.
Quando si installa una guaina apribile vicino a un collettore di scarico o a un turbocompressore, la cucitura deve essere posizionata e fissata in modo tale da non aprirsi verso la fonte di calore radiante più intensa.
Una guaina autochiudente può essere aperta lungo tutta la sua lunghezza, posizionata attorno al cablaggio e lasciata chiudere grazie a una struttura sovrapposta o a un bordo adesivo integrato.
Questa costruzione può essere utile nei casi in cui:
Vedi BSTFLEX Guaina in fibra di vetro con foglio di alluminio a chiusura automatica e isolamento termico per questo tipo di costruzione.
Una guaina con chiusura a scatto fornisce punti di chiusura definiti lungo la lunghezza protetta. Ciò può contribuire a creare un'installazione ripetibile e consentire la rimozione della guaina durante la manutenzione.
Il numero e la spaziatura dei bottoni a pressione devono essere scelti in base al diametro, alla lunghezza, alla rigidità della guaina e alla stabilità della cucitura richiesta.
Per un design apribile con elementi di fissaggio meccanici, vedere la BSTFLEX Guaina termoriflettente con chiusura a scatto.
I cavi dei sensori presentano spesso le condizioni di instradamento più difficili perché il sensore deve essere posizionato vicino al percorso dei gas di scarico, mentre il connettore e il cablaggio principale devono rimanere all'interno di una zona a temperatura più bassa.
Gli esempi includono:
La sezione protetta deve essere definita dal lato del sensore verso l'area del cablaggio più fredda. Particolare attenzione deve essere posta alla transizione tra la guaina e il connettore, poiché una breve sezione non protetta può rimanere esposta a calore concentrato.
Un connettore può avere una temperatura consentita inferiore rispetto alla sezione del cavo che vi conduce. Il corpo del connettore, le guarnizioni, i blocchi secondari e gli elementi di ritenzione dei terminali devono pertanto essere considerati separatamente.
Se un connettore è posizionato all'interno della zona di calore radiante, le possibili azioni di progettazione includono:
Una guaina tubolare dritta potrebbe non adattarsi a un grande connettore stampato. Per questi casi, BSTFLEX può sviluppare un Scudo termico automobilistico in fibra di vetro alluminizzata sagomato su misura attorno alla geometria effettiva del componente.
I cablaggi elettrici si dividono frequentemente in diversi rami vicino al motore. Una guaina diritta convenzionale può proteggere il tronco principale, ma lasciare esposto il punto di diramazione.
Le possibili soluzioni includono:
La struttura selezionata non deve creare spigoli vivi, ingombro eccessivo o pressione sui singoli rami del cavo.
È necessario installare una guaina alluminizzata con la superficie riflettente rivolta verso il collettore di scarico, il turbocompressore o un'altra fonte esterna di calore radiante.
Evitare condizioni di installazione che:
Laddove l'orientamento della guaina sia fondamentale, il design potrebbe richiedere clip, occhielli, fascette, elementi di posizionamento cuciti o un altro metodo di ritenzione meccanica.
Una guaina riflettente ha lo scopo principale di ridurre il calore radiante che raggiunge il componente protetto. Lo spazio tra la fonte di calore e la superficie riflettente fa parte di tale configurazione termica.
Comprimere la guaina direttamente contro un componente dello scarico introduce calore conduttivo e può modificare le prestazioni del sistema.
Durante la progettazione e l'assemblaggio del veicolo, verificare se il movimento del motore, le vibrazioni o l'allentamento del cablaggio possano ridurre l'intercapedine d'aria prevista nelle condizioni operative.
Una guaina troppo stretta può risultare difficile da installare, limitare la flessibilità del cablaggio o deformare lo strato riflettente.
Una guaina troppo allentata può spostarsi dalla zona protetta, interferire con i componenti vicini o creare un posizionamento incostante.
Fornire le seguenti dimensioni quando si specifica una guaina:
Per una guaina a infilamento, le dimensioni del connettore possono essere più importanti del diametro del cablaggio principale. Se il connettore non riesce a passare attraverso la guaina selezionata, è opportuno considerare un modello avvolgibile o autoserrante.
Una guaina termica selezionata correttamente non può proteggere il cablaggio se si sposta dalla sezione esposta al calore.
I potenziali metodi di fissaggio includono:
Il metodo di fissaggio deve impedire il movimento assiale e la rotazione senza comprimere o danneggiare i cavi.
La posizione relativa del motore, del turbocompressore, dell'impianto di scarico e della carrozzeria del veicolo può variare durante l'accelerazione, la decelerazione e le normali vibrazioni.
Un cablaggio che sembra avere uno spazio libero accettabile durante l'ispezione statica può avvicinarsi a un componente caldo o abrasivo mentre il gruppo propulsore è in movimento.
Verificare:
La protezione termica e la protezione meccanica devono essere valutate insieme.
Le guaine per i cavi del vano motore possono essere esposte a nebbia d'olio, acqua, contaminazione stradale, liquido refrigerante o altri fluidi dell'autoveicolo. Il cablaggio può anche sfregare contro staffe o componenti adiacenti.
La struttura completa della guaina deve pertanto essere valutata per:
Fibra di vetro, alluminio, adesivo, filo da cucito e materiali di chiusura possono reagire in modo diverso all'ambiente operativo.
La sezione protetta termina all'interno della zona di calore radiante, lasciando esposti il cavo o il connettore adiacenti.
Il cavo è coperto, ma il connettore rimane vicino al collettore o al turbocompressore.
Viene utilizzata una guaina riflettente come se fosse un isolamento per scarico a contatto continuo.
Le vibrazioni del veicolo fanno spostare la guaina dalla posizione prevista.
Grandi connettori o punti di diramazione impediscono l'installazione a scorrimento.
Il cablaggio rimane troppo vicino alla fonte di calore quando si sarebbe dovuto prima modificare il percorso o il fissaggio.
Diversi strati riflettenti, strutture in fibra di vetro, adesivi, giunzioni e spessori delle pareti possono produrre caratteristiche termiche e di installazione differenti.
| Posizione della fonte di calore | Rischio principale | Consigliato approccio iniziale |
|---|---|---|
| Accanto a un collettore di scarico | Ampia esposizione al calore radiante | Migliorare lo spazio libero e utilizzare una guaina riflettente alluminata |
| Vicino al corpo della turbina di un turbocompressore | Calore radiante concentrato e spazio ridotto | Guaina riflettente o multistrato con fissaggio sicuro |
| Vicino a un tubo di scarico anteriore | Calore radiante e possibile movimento del cablaggio | Guaina riflettente, controllo del percorso e protezione dall'abrasione |
| In corrispondenza del cavo di un sensore | Breve sezione di cavo vicina al percorso dei gas di scarico | Guaina di piccolo diametro con terminazione controllata |
| Attorno a un connettore di grandi dimensioni | Geometria irregolare e limite di temperatura del componente inferiore | Schermo su misura o avvolgente |
| Cablaggio assemblato esistente | I connettori impediscono l'installazione tubolare | Guaina a chiusura a strappo, a pressione o autochiusa |
| Spazio libero molto limitato | Calore radiante e possibile calore conduttivo | Rivedere il percorso e combinare la protezione lato sorgente e del cablaggio |
I test sui prototipi dovrebbero riprodurre l'installazione effettiva nel modo più fedele possibile.
Importanti variabili di validazione includono:
Quando le specifiche di un OEM fanno riferimento a un particolare metodo di prova, la struttura esatta della guaina proposta deve essere valutata nelle condizioni richieste.
La classificazione della temperatura del materiale o il risultato della prova di una struttura di guaina differente non devono essere applicati automaticamente al nuovo gruppo.
Una guaina prototipo deve inoltre essere pratica da produrre e installare in modo uniforme nella produzione.
Il controllo della progettazione OEM può includere:
Dispositivi di taglio dedicati, dime di cucitura o calibri di ispezione possono essere opportuni quando le caratteristiche dimensionali devono rimanere uniformi durante la produzione in serie.
Per una revisione tecnica efficiente, fornire le seguenti informazioni:
| Informazioni richieste | Scopo |
|---|---|
| Diametro esterno del cablaggio | Definisce le dimensioni della guaina richieste |
| Dimensioni del connettore e delle diramazioni | Determina se è possibile l'installazione tubolare |
| Lunghezza protetta | Definisce la zona di copertura termica |
| Tipo di fonte di calore | Identifica se la fonte è un collettore, un turbocompressore, un tubo di scarico o un altro componente |
| Temperatura della sorgente di calore | Indica la severità termica |
| Distanza minima | Supporta la valutazione del calore radiante |
| Temperatura massima consentita per il cablaggio | Definisce la riduzione termica richiesta |
| Sequenza di installazione | Determina la struttura da infilare o da avvolgere |
| Movimento del cablaggio | Supporta la progettazione della ritenzione e della resistenza all'abrasione |
| Esposizione ai fluidi e all'ambiente | Supporta la selezione completa dei materiali |
| Validazione richiesta | Definisce i requisiti di test e documentazione |
| Quantità annuale | Supporta la pianificazione della produzione e degli stampi |
BSTFLEX produce componenti di protezione termica riflettente e tessile per cablaggi elettrici automobilistici, cavi per sensori, tubi flessibili e linee di fluidi.
Le costruzioni disponibili includono:
Diametro, lunghezza, struttura del materiale, strati isolanti, metodo di chiusura, aperture, tacche, elementi di ritenzione e imballaggio possono essere sviluppati in base a disegni, campioni e requisiti di installazione.
Per una panoramica più ampia dei materiali e dei design delle guaine, vedere Guaine di protezione termica per cablaggi automobilistici: materiali, design e applicazioni.
Se il cablaggio protetto continua nell'area della trasmissione, consultare Transmission Wire Harness Heat Protection Sleeve: Design and Thermal Requirements.
Per un progetto personalizzato, inviare a BSTFLEX il disegno del cablaggio, le dimensioni dei connettori, la lunghezza protetta, la temperatura della fonte di calore, la distanza minima, la temperatura richiesta del cablaggio, le fotografie dell'installazione e la quantità annua prevista.
Iniziare aumentando la distanza dal collettore e fissando il percorso del cablaggio. Laddove il calore radiante rimanga significativo, utilizzare una guaina riflettente alluminata della misura corretta e mantenere un adeguato traferro. L'assemblaggio finale deve essere convalidato rispetto ai limiti di temperatura richiesti per cavi e connettori.
Una guaina riflettente alluminata è concepita principalmente per ridurre il calore radiante. Il contatto diretto continuo introduce calore conduttivo e può richiedere un instradamento migliorato, un isolamento aggiuntivo o un diverso sistema di schermatura.
Una guaina in fibra di vetro alluminata è spesso un punto di partenza adatto per il calore radiante. Un'esposizione molto vicina o prolungata può richiedere una costruzione multistrato o una schermatura combinata per turbocompressore e cablaggio.
Non esiste una distanza di sicurezza universale applicabile a tutti i veicoli. La distanza richiesta dipende dalla temperatura del turbocompressore, dal ciclo operativo, dal flusso d'aria, dalla struttura della guaina e dalla temperatura massima consentita per il cablaggio e il connettore.
Sì. Le strutture a strappo, con chiusura a pressione, autochiudenti e altre soluzioni avvolgenti possono essere installate attorno a molti cablaggi completi senza dover far passare i connettori attraverso una guaina tubolare.
La superficie riflettente dovrebbe normalmente essere rivolta verso la fonte di calore radiante esterna. La struttura tessile sottostante rimane rivolta verso il cablaggio protetto.
La guaina deve coprire l'intera sezione esposta al calore e normalmente estendersi oltre la zona radiante più intensa. La posizione dei connettori, delle diramazioni, delle clip e delle superfici riscaldate vicine deve essere considerata quando si definisce la lunghezza di taglio finale.
È possibile utilizzare la stessa famiglia di materiali, ma diametro, struttura delle pareti, flessibilità, chiusura e terminazione possono differire sostanzialmente. Ogni sezione del cablaggio deve essere dimensionata e specificata in base alla sua geometria e all'ambiente termico.
Sì. È possibile sviluppare schermi termici tessili specifici per componenti attorno a connettori, diramazioni, sensori, valvole e altre geometrie irregolari utilizzando disegni del cliente, misurazioni o campioni fisici.
Fornire il diametro del cablaggio, la lunghezza protetta, la geometria del connettore, la temperatura della fonte di calore, la distanza minima, la temperatura massima consentita del cablaggio, il metodo di installazione, i requisiti meccanici, lo standard di validazione e il volume annuo stimato.
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