Sopivan nippusiteen valinta ja käyttö johtonippuja varten

Sähkö- ja elektroniikkakomponenttien ja osajärjestelmien käytön lisääntyessä kaapeloinnin asianmukainen kiinnitys on tärkeä, joskin usein laiminlyöty osa järjestelmäsuunnittelua. Ovatpa kaapelit sitten laitteen sisällä tai järjestelmien välillä, niiden turvallinen ja tehokas reititys on kriittinen tekijä tuotteen onnistumisen ja pitkäikäisyyden kannalta. Tämä pätee erityisesti täriseviin ja vaativissa olosuhteissa käytettäviin sovelluksiin.

Suunnittelijoiden haasteena on löytää nippusiteet, jotka täyttävät vetolujuuteen, pitkäikäisyyteen, joustavuuteen, kemikaalien, tärinän ja ultraviolettisäteilyn (UV-säteily) kestävyyteen kohdistuvat vaatimukset käyttökohteessa ilman ylimitoitusta sekä kaapelin eristyksen ja sisäisen rakenteen eheyttä vaarantamatta.

Tämä edellyttää monenlaisten nippusidetyyppien ja nykyisin saatavilla olevien erilaisten materiaalien analysointia ja vertailua, sillä väärän nippusidetyypin valinta voi lopulta tulla paljon kalliimmaksi kuin sen hankinta.

Tämän vuoksi suunnittelijoiden täytyy ymmärtää nippusiteiden yksityiskohdat ja niiden valinta sovellusvaatimusten mukaisesti. Tässä artikkelissa luodaan yleiskatsaus nippusiteiden ominaisuuksiin, kunkin tyypin tarjoamiin etuihin ja niiden tehokkaaseen käyttöön Panduit Corporationin käytännön esimerkkien avulla.

Nippusiteiden spesifikaatiot

Nippusiteitä, joita kutsutaan usein myös kaapelisiteiksi, on saatavana eri pituisina, eri leveyksissä, eri materiaaleista valmistettuna ja eri väreissä. Johdinnippua kiinnitettäessä nippusiteen on mahduttava nipun ympärille siten, että vapaa pää voidaan vetää kokonaan lukitusmekanismin läpi ja kiristää, kunnes nippusiteen lukitushammastukset ottavat kunnolla kiinni (kuva 1).

Kuva 1: Tyypillisen nippusiteen kaaviokuva ja tärkeimmät kaapelinippujen kiinnittämiseen käytettävät osat. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Kaapelisiteet voidaan valmistaa yhtenä kappaleena, jolloin salpaosa valetaan osaksi lukitusmekanismia. Korkealaatuisemmissa nippusiteissä käytetään sen sijaan kaksiosaista rakennetta. Kaksiosaisessa rakenteessa korroosionkestävä ruostumattomasta teräksestä valmistettu salpaosa integroidaan lukituspäähän ja se pystyy lukittumaan nippusiteen suhteellisen sileään pintaan. Se tarjoaa pitävän ja portaattomasti säädettävän lukituksen, koska salpa ei tarvitse lukitusuraa.

Spesifikaation enimmäishalkaisija ilmoittaa suurimman johdinnipun halkaisijan, joka mahtuu nippusiteeseen. Nipun tulisi olla tiukka kiristämättä sitä kuitenkaan likkaa ja ilman että kaapelin eristykseen tulee viiltoja tai hankaumia. Käytettävään nippusiteeseen on varattava hieman ylimääräistä pituutta, jotta vapaa pää saadaan kiinnitettyä lukitusmekanismiin.

Nippusiteen lujuus määritellään silmukan vetolujuutena (LTS), joka mitataan paunoina. LTS on suurin voima, joka voidaan kohdistaa lukitusmekanismiin sen jälkeen, kun se on lukittu. Nippusiteiden yleisin vetolujuusalue on välillä 18–250 lb.

LTS riippuu nippusiteen mitoista ja käytettävästä materiaalista. Materiaalin valintaan vaikuttavat eniten ympäristön käyttöolosuhteet, joille nippuside altistuu. Huomioon on otettava muun muassa seuraavat seikat:

• Onko nippuside tarkoitettu sisä- vai ulkokäyttöön?
• Mikä on odotettava lämpötila-alue?
• Altistuuko nippuside vedelle, öljylle, kemikaaleille tai tärinälle?

Esimerkiksi Panduitin PLT1.5M-M10-nippuside kuuluu yrityksen PAN-TY@PLT-nippusidesarjaan. Tämä nippusiteiden tuoteperhe on Panduitin laajin ja kattavin tuotevalikoima, johon kuuluu useita värejä, materiaaleja ja rakennetyyppejä. Nippusiteen PLT1.M-M10 nimellispituus on 5,6 tuumaa (in.), nimellinen enimmäishalkaisija 1,25” ja vetolujuus 18 lb. Nippusiteet luokitellaan poikkipinta-alan mukaan kokoihin subminiatyyri, miniatyyri ja keskisuuri. Nippuside PLT1.M-M10 on yhdestä osasta valmistettu miniatyyrinippuside. Se on valmistettu nailon 6.6 -materiaalista ja se tarkoitettu sisäkäyttöön.

Kuten edellä on mainittu, toinen yleinen nippusidetyyppi on kaksiosainen ja se sisältää erillisen ruostumattomasta teräksestä valmistetun salvan, joka korvaa yksiosaisen mallin valetun nailonsalvan (kuva 2).

Kuva 2: Yksiosainen rakenne, jossa on valettu lukitussalpa (a), sekä kaksiosainen rakenne, johon kuuluu ruostumattomasta teräksestä valmistettu salpa, joka asennetaan paikalleen valun jälkeen (b). (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Kuvassa 2 vasemmalla puolella näkyvä vaaleansininen nippuside on Panduitin PLT3S-C76 – yksi PAN-TY@PLT-sarjan malleista. Se on valmistettu etyleenitetrafluorieteenistä (ETFE) ja tarkoitettu sovelluksiin, joissa vaaditaan kemikaalinkestävyyttä, palonestoa ja säteilyresistanssia. Kuvassa 2 oikealla oleva nippuside on Panduitin BT4S-M0, joka kuuluu erillisellä salvalla varustettuun DOME-TOP BARB-TY BT -sarjaan. Tämän sarjan nippusiteiden ominaisuuksiin sisältyy lisäksi pyöristetty pää ja pyöristetyt reunat, jotka minimoivat johdineristyksen hankautumista. Ultraviolettivalon kestävyyttä parantaa musta väri, joka on saatu lisäämällä nailoniin hiilimustaa. Siksi tätä väriä käytetään yleisemmin ulkokäytössä.

Nippusiteitä valmistetaan useista eri materiaaleista halutun käyttöympäristön mukaisesti. Perusnippusiteet valetaan nailon 6.6 -materiaalista. Nailon 6.6 tarjoaa korkean mekaanisen lujuuden, jäykkyyden, hyvän lämmönkestävyyden ja kohtuullisen kemikaalinkestävyyden. Vaihtoehtoja ovat säänkestävä, lämpöstabiloitu ja liekinkestävä nailon 6.6.

Haluttujen toleranssien saavuttamiseksi käytetään erilaisia lisämateriaaleja. Esimerkiksi DT8EH-Q0 on suunniteltu erittäin lujaksi ja kestämään iskuja, kemikaaleja, ultraviolettivaloa ja sääolosuhteita. Se on valmistettu asetaalista (polyoksimetyleeni eli POM), joka kuuluu samaan materiaaliperheeseen kuin Delrin. Sen pituus on 2,25 jalkaa (ft.) ja vetolujuus 250 lb. Nämä nippusiteet on suunniteltu vaativaan ulkokäyttöön sähkö- ja viestintäteollisuudessa.

Lämpötila-alue

Nippusiteen valmistukseen käytettävä materiaali määrää ensisijaisesti lämpötila-alueen, jonka nippuside kestää. Nailon 6.6 on luokiteltu lämpötila-alueelle -76 ... +185 °F. Lämpöstabiloitu nailon 6.6 laajentaa alueen ylärajaksi 212 °F. PEEK tarjoaa korkeimman lämpötilakestävyyden, ja sen ylälämpötilaraja on 500 °F.

Erityisominaisuudet

Contour-Ty-sarjaan kuuluva Panduit CBR1M-M tarjoaa uniikin rakenteen, joka estää johdineristysten ja kaapelivaippojen vaurioitumisen. Se on varustettu matalaprofiilisella päällä ja samansuuntaisella sisäänmenolla, jotka rajoittavat altistusta teräville reunoille ja juuttumista. Lukitusurat sijaitsevat siteen ulkosivulla (kuva 3).

Kuva 3: Contour-Ty-sarja sisältää lukitusmekanismin, joka on suorassa kulmassa sideosaan nähden yhdensuuntaista sisäänvientiä varten. Ulkosivuilla sijaitsevat lukitusurat estävät eristyksen vaurioitumisen. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

HV9150-C0-inline-nippusiteessä käytetään säänkestävää nailonia 6.6. Mekaanisesti katsottuna siinä käytetään rakenteeltaan kaksikiilaista lukitusmekanismia, joka mahdollistaa sekä kiinteän että joustavan lukituksen (kuva 4).

Kuva 4: HV9150-C0 käyttää inline-rakennetta, joka mahdollistaa samansuuntaisen sisäänviennin lukitusmekanismiin ja mahdollistaa matalammat kaapelinippuprofiilit. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Irrotettavissa oleva pää mahdollistaa tilapäisen niputtamisen ennen lopullista lukitsemista. Lukitusurat on valettu nippusiteen molemmille puolille, mikä lisää lukituslujuutta ja joustavuutta. Sen pituus on 1,721 jalkaa, nipun halkaisija 5,92 tuumaa ja vetolujuus 160 lb.

SST1.51-M-nippusiteen pituus on 5,3 tuumaa ja sen vetolujuus on 40 lb (kuva 5). Sen alhainen pään korkeus on suunniteltu sekä tavanomaista niputusta että paneelin läpi asennusta varten. Sen kaksiosainen rakenne mahdollistaa Panduitin mukaan alan pienimmän pujotusvoiman, ja sen paino on 14 % alhaisempi yksiosaisiin malleihin verrattuna. Lisäksi nippuside voidaan irrottaa lopulliseen kiristykseen asti.

Kuva 5: Kaksiosaisessa SST1.51-M-rakenteessa käytetään kelluvaa kaulusta lukitsemaan nippuside hammastettua kiilaa vasten. Ennen lopullista lukitusta nippuside voidaan vapauttaa vetämällä kaulusta taaksepäin ja taivuttamalla kiilaa poispäin sideosasta. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Useimpien kaapelisiteiden venymiskyky on alhainen, mutta Panduit ERT2M-C20 on suunniteltu joustavaksi (kuva 6).

Kuva 6: Elastomeerisessä ERT2M-C20-nippusiteessä on joustava sideosa, joka estää ylikiristämisen. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Tämäntyyppinen nippuside on suunniteltu mukautumaan johdin- tai optisen kaapelin nipun mukaisesti ja estämään sen liiallinen kiristys. Se tarjoaa myös korkean kitkakertoimen, joka pitää johtimet paikallaan ja estää niiden sivuttaisliikkeen. Tämä irrotettava nippuside on 8,5 tuumaa pitkä ja sen vetolujuus on 18 lb. Kuten muutkin kyseiseen sarjaan kuuluvat nippusiteet, sen liekinkestävyysluokitus UL94V-0, mikä täyttää televiestinnän tiukat syttyvyysvaatimukset. Se on myös halogeeniton ja myrkytön.

SG100M-M0 on tarkoitettu huolto-, korjaus- ja kunnossapitoympäristöjen haastaviin asennuskäytäntöihin sekä rakennusteollisuuteen (kuva 7).

Kuva 7: SGM100M-M0 -nippusiteet, joiden pään korkeus on kiinnitettynä matala. Ne tarjoavat suippenevan kauluksen ja kartiomaisen helposti pujotettavan kärjen. (Kuvan lähde: Panduit Corporation)

Malli on valmistettu säänkestävästä nailon 6.6 -materiaalista ja se soveltuu erinomaisesti voimakkaaseen ultraviolettisäteilyyn. Sen pituus on 4,2 tuumaa ja sen nimellinen vetolujuus on 18 lb. Ohut, leveä sideosa on suunniteltu joustavaksi, jotta se kiinnittyy kaapelinippuun tiukasti ja vähentää johtojen sivuttaista liikettä.

Yhteenveto

Vaikka nippusiteitä pidetään usein itsestäänselvyytenä, suunnittelijoiden on valittava huolellisesti käyttökohteeseen paras mahdollinen nippuside monista käytettävissä olevista vaihtoehdoista. Kuten edellä on esitetty, nippusiteitä on saatavana eri pituuksina tuumista useisiin jalkoihin, ne soveltuvat monenlaisiin ympäristöihin ja tarjoavat monia erilaisiin sovelluksiin sopivia ominaisuuksia.