本文來源：2016建筑門窗（詞條“建筑門窗”由行業(yè)大百科提供）幕墻行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展高峰論壇 未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載
一、前言
在當(dāng)代建筑門窗系統(tǒng)種類中，以平開系統(tǒng)和推拉系統(tǒng)為主。平開系統(tǒng)中又分內(nèi)平開和外平開兩種;內(nèi)平開系統(tǒng)因具有開啟、關(guān)閉操作簡單、方便，保溫性好、便于清洗維護(hù)、保養(yǎng)、維修等優(yōu)勢(shì)而被常用于北方地區(qū)，但內(nèi)平開系統(tǒng)存在不便使用窗簾，窗扇開啟后會(huì)占用室內(nèi)空間且容易碰傷家中的兒童，制作高水密性難度大等缺陷;外平開系統(tǒng)具有良好的水密性而被常用于南方多雨地區(qū)，但使用外平開系統(tǒng)一定年限后或遇到大風(fēng)天氣時(shí)存在墜扇的情況，關(guān)閉時(shí)要將部分身體探出窗外存在一定的安全隱患，維護(hù)和保養(yǎng)難度系數(shù)也較大。與平開系統(tǒng)相比，推拉系統(tǒng)在操作方便、靈活、安全，且不占用室內(nèi)空間等方面都有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用于當(dāng)代建筑中，但傳統(tǒng)的推拉系統(tǒng)大多采用毛條密封，因此在氣密性和水密性兩大物理指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平開系統(tǒng)。近年來，隨著國家節(jié)能主題的倡導(dǎo)以及國民節(jié)能意識(shí)逐步提高，推拉系統(tǒng)中出現(xiàn)了一些氣密（詞條“氣密”由行業(yè)大百科提供）性、水密性較好的五金系統(tǒng)，如提升推拉、推拉平移等，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，成本也較高。因此，如何開發(fā)出一款既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，又能在氣、水密等性能上與平開系統(tǒng)匹敵的推拉門窗系統(tǒng)無論對(duì)型材行業(yè)，還是五金行業(yè)都是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。為此本文描述了兩種能滿足上述要求的新型高水密性推拉系統(tǒng)，并對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述。
二、新型高水密性推拉門窗五金系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路
傳統(tǒng)的推拉系統(tǒng)在開啟或者關(guān)閉時(shí)只能沿著圖1所示的Y方向(軌道方向)運(yùn)動(dòng)，且框和扇之間為減少了框扇之間的摩擦力，方便人們啟閉而往往采用毛條密封，而毛條密封一般只能阻擋灰塵等一些小雜物，無法達(dá)到氣密和水密性的要求。因此首先需要改變密封介質(zhì)，新型高水密性推拉門系統(tǒng)將采用膠條替代毛條;在框和扇X方向之間植入密封膠條，并以無縫連接的形式確保密封性能最大化，如圖2所示。但使用膠條時(shí)，當(dāng)膠條壓縮后，膠條產(chǎn)生的摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于毛條，這就使得系統(tǒng)由于巨大的摩擦力而使得系統(tǒng)在開啟時(shí)需要較大的力，無法達(dá)到靈活、順暢的效果。
為保證系統(tǒng)的高水密性能，又要保證系統(tǒng)開啟順暢，則需要五金系統(tǒng)參照平開系統(tǒng)的操作方式：系統(tǒng)關(guān)閉過程中，當(dāng)活動(dòng)扇沿軌道(Y方向)運(yùn)動(dòng)即將到達(dá)最終位置時(shí)，操作五金系統(tǒng)可使活動(dòng)扇向壓縮膠條的方向(X方向)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)壓縮膠條達(dá)到密封的目的;在系統(tǒng)開啟時(shí)，操作五金系統(tǒng)可使活動(dòng)扇背離壓縮膠條的方向運(yùn)動(dòng)，以消除框扇之間的摩擦力，從而保證系統(tǒng)開啟靈活、順暢。綜上所述，新型高水密性推拉系統(tǒng)在關(guān)閉和開啟時(shí)，活動(dòng)扇相對(duì)框存在向2個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，既要沿著滑軌的方向(Y)運(yùn)動(dòng)，還有沿著壓縮膠條方向(X)運(yùn)動(dòng)。
圖1 高水密性推拉系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方向示意圖
圖2 高水密性推拉系統(tǒng)膠條安裝示意圖
對(duì)于密封膠條的布局，若要實(shí)現(xiàn)較高的密封性能，首先應(yīng)保證扇四周的膠條均勻分布且采用無縫式連接。其次，系統(tǒng)鎖閉后，系統(tǒng)四周膠條的壓縮量應(yīng)保持一致，否則系統(tǒng)將因?yàn)槎贪逍?yīng)的存在導(dǎo)致整體密封性能下降。
圖3 高水密性推拉系統(tǒng)膠條、鎖閉系統(tǒng)分布示意圖
該新型高水密性能推拉系統(tǒng)膠條和鎖閉系統(tǒng)(用于壓縮膠條)的分布如圖3所示。可以直觀的看到，膠條均布在該系統(tǒng)的四周，若要達(dá)到較好的密封效果則需要每處膠條的壓縮量保持一致，換言之也就是需要系統(tǒng)四周膠條的受力一致。為了盡量達(dá)到這樣的效果，系統(tǒng)鎖鎖閉后對(duì)膠條的施力點(diǎn)采用均勻分布的方式。如圖3所示，在活動(dòng)扇(以圖示方向)的上、左、下邊分別均勻的布置了幾個(gè)鎖閉系統(tǒng)，先保證這三個(gè)邊的膠條受力均勻;而系統(tǒng)右邊的膠條，由于推拉系統(tǒng)的特殊性，不便在此邊上安裝五金件（詞條“五金件”由行業(yè)大百科提供），為此在右邊的型材上增加如圖3所示的勾起裝置以解決該問題。該勾起裝置可使扇到達(dá)關(guān)閉位置時(shí)右邊的膠條也能被壓縮，并配合其余三邊的鎖閉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在鎖閉時(shí)，活動(dòng)扇能同步、均勻的壓縮膠條，從而可以像平開系統(tǒng)一樣達(dá)到一定的密封效果。
要使該高水密性推拉系統(tǒng)在關(guān)閉和開啟活動(dòng)扇有2個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，則該用于該系統(tǒng)的滑輪也需有與之對(duì)應(yīng)的2個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，從而配合活動(dòng)扇完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。
圖4 滑輪結(jié)構(gòu)示意圖
滑輪結(jié)構(gòu)如圖4中左圖所示，與常規(guī)滑輪不同的是，該滑輪輪體既可沿著軌道方向(Y)滑動(dòng)以保證扇的正常啟閉，又可配合鎖閉系統(tǒng)使扇沿壓縮膠條的方向(X)微量移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)扇與框之間的貼近和分離功能。
該滑輪結(jié)構(gòu)中，輪體的中心可以相對(duì)于外殼的中心左右移動(dòng)，即外殼中心與輪體中心的移動(dòng)來配合活動(dòng)扇與框之間的貼近和分離功能。
三、五金系統(tǒng)方案闡述
本文將從以下2個(gè)推拉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案來闡述該新型高水密性推拉系統(tǒng)的五金方案實(shí)施方式。
1.方案一結(jié)構(gòu)闡述(兩扇系統(tǒng)，活動(dòng)扇+固定扇)
方案一結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：
圖5方案一高水密性推拉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
方案一是一種“一活動(dòng)扇+一固定扇”形式的高水密性推拉系統(tǒng)，如圖5所示。與傳統(tǒng)推拉系統(tǒng)相比，從外觀上看，該推拉系統(tǒng)方案只是將傳統(tǒng)的單點(diǎn)鎖閉件換成了執(zhí)手，但其內(nèi)部五金結(jié)構(gòu)差異非常大。該系統(tǒng)主要由框、扇、執(zhí)手、傳動(dòng)器、傳動(dòng)桿、頂部鎖閉組、底部鎖閉組、豎直鎖閉組以及安裝在框側(cè)面和扇側(cè)面的密封膠條構(gòu)成。系統(tǒng)中的五金件如圖示位置分布、安裝，傳動(dòng)器安裝在活動(dòng)扇的傳動(dòng)槽中，執(zhí)手與之連接固定安裝，操作執(zhí)手可控制豎直鎖閉組的鎖閉和打開。
該系統(tǒng)操作方式為：系統(tǒng)關(guān)閉過程中，活動(dòng)扇即將到達(dá)最終關(guān)閉位置時(shí)，操作執(zhí)手帶動(dòng)傳動(dòng)器使豎直鎖閉組鎖閉，利用豎直鎖閉組內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)，在操作執(zhí)手的過程中使活動(dòng)扇繼續(xù)沿Y方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活動(dòng)扇向Y方向運(yùn)動(dòng)到接近窗扇關(guān)閉位置時(shí)，頂部鎖閉組和底部鎖閉組也在同步鎖閉，利用該鎖閉組內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)，再配合框扇之間的勾起裝置，可使活動(dòng)扇沿著X方向進(jìn)行微量移動(dòng)，扇在移動(dòng)的過程中將會(huì)壓縮框扇之間的密封膠條，直到系統(tǒng)在X方向達(dá)到關(guān)閉位置。待所有運(yùn)動(dòng)完畢，系統(tǒng)各處的膠條均得到一定量壓縮，此時(shí)就可以像平開系統(tǒng)一樣達(dá)到一定的密封效果。
系統(tǒng)開啟時(shí)，反向操作執(zhí)手帶動(dòng)傳動(dòng)器可使豎直鎖閉組打開，利用其特殊結(jié)構(gòu)，可在操作執(zhí)手的過程中將活動(dòng)扇沿Y方向反向推出一定的距離;在活動(dòng)扇推出過程中，頂部和底部的鎖閉組將打開，利用特殊的結(jié)構(gòu)，會(huì)使活動(dòng)扇相對(duì)于框在X方向上分離一定的距離，該距離大于膠條恢復(fù)后的高度。這樣就可以消除框扇之間由于膠條壓縮而產(chǎn)生的摩擦力，使得系統(tǒng)開啟后活動(dòng)扇能夠順暢滑動(dòng)，避免在滑動(dòng)的過程中出現(xiàn)操作力過大的現(xiàn)象。
該系統(tǒng)中主要五金部件的原理如下：
1.1底部、頂部鎖閉組鎖閉原理：
圖6 底部、頂部鎖閉組設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
該系統(tǒng)中的底部鎖閉組比頂部鎖閉組只是多了滑輪裝置，其他均采用如圖6所示的鎖閉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成;在框的的底部(頂部)安裝如圖所示的導(dǎo)向塊，在扇的底部(頂部)安裝如圖所示的滾輪，當(dāng)活動(dòng)扇在關(guān)閉過程中向Y方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，到達(dá)一定的位置后，導(dǎo)向塊A將迫使?jié)L輪帶動(dòng)活動(dòng)扇向X方微量運(yùn)動(dòng)，并壓縮框扇之間的膠條，達(dá)到密封的效果，通過改變斜面的坡度或者膠條的高度，理論上將，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)的密封效果。
當(dāng)活動(dòng)扇開啟過程中向Y方向反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向塊B將迫使?jié)L輪帶動(dòng)活動(dòng)扇向X方反向微量運(yùn)動(dòng)，將活動(dòng)扇相對(duì)框分離一定的距離，消除兩者之間由膠條壓縮而產(chǎn)生的摩擦力，便于開啟。
1.2豎直鎖閉組鎖閉原理
圖7豎直鎖閉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
豎直鎖閉組由圖7所示的豎直鎖閉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，豎直鎖閉系統(tǒng)以傳動(dòng)器為中心呈對(duì)稱分布，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示，該鎖閉系統(tǒng)點(diǎn)由安裝在框上的鎖座、輔助鎖座以及安裝在扇上的鎖點(diǎn)、輔助鎖點(diǎn)組成。其中鎖點(diǎn)和鎖座、輔助鎖點(diǎn)和輔助鎖座配合使用。
系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)：操作執(zhí)手，傳動(dòng)器帶動(dòng)鎖點(diǎn)與鎖座配合，利用兩者之間的特殊結(jié)構(gòu)，可使扇沿Y方向貼近框直至鎖閉位置。與此同時(shí)，輔助鎖點(diǎn)將沿Z方向進(jìn)入輔助鎖座，在進(jìn)入輔助鎖座的過程中，斜面會(huì)迫使輔助鎖點(diǎn)帶動(dòng)活動(dòng)扇沿X方向微量移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓縮框扇之間的膠條的效果，直至鎖閉位置。
系統(tǒng)開啟時(shí)：反向操作執(zhí)手，傳動(dòng)器會(huì)帶動(dòng)鎖點(diǎn)與鎖座分離，由于兩者之間的特殊結(jié)構(gòu)，可將活動(dòng)扇沿Y方向反向推出一定的距離，同時(shí)，輔助鎖點(diǎn)也會(huì)退出輔助鎖座。此時(shí)框扇之間的膠條可以松開，消除框扇之間的因?yàn)槟z條壓縮而產(chǎn)生的摩擦力，以確保扇開啟的靈活度。
2.方案二結(jié)構(gòu)原理(四扇系統(tǒng)，其中2個(gè)活動(dòng)扇，2個(gè)固定扇)
方案二是方案一的拓展，其結(jié)構(gòu)如下所示：
圖8 高水密性密封推拉系統(tǒng)方案三示意圖
方案二系統(tǒng)如圖8所示，是一種4扇結(jié)構(gòu)推拉系統(tǒng)，包含兩個(gè)固定扇A和B，兩活動(dòng)扇A和B。該系統(tǒng)可以理解為將兩個(gè)方案一系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)稱布置，這樣的布局符合中國人們喜歡對(duì)稱美的要求。與方案一相比，該方案的五金系統(tǒng)和密封方式有所不同。
五金系統(tǒng)配件的種類中，執(zhí)手、傳動(dòng)器與方案一不同，均采用雙行程結(jié)構(gòu)，在活動(dòng)扇B的底部靠近活動(dòng)扇A的部位還增加一個(gè)開啟裝置，且與傳動(dòng)器連接，用于引導(dǎo)兩扇的開啟順序。
圖9方案鎖閉點(diǎn)及膠條分布示意圖
方案二系統(tǒng)的鎖閉點(diǎn)及膠條分布如圖9所示，其鎖閉系統(tǒng)與方案一相比略有不同，由于系統(tǒng)在鎖閉后，兩活動(dòng)扇與框之間的密封可以得到保證，但是兩活動(dòng)扇之間的部分卻成了系統(tǒng)密封的薄弱環(huán)節(jié)，因此，該方案中膠條分布在方案一的基礎(chǔ)上，還在兩活動(dòng)扇A和B之間還增加了一組密封膠條;并且在兩者之間還增加一組鎖閉系統(tǒng)，當(dāng)A和B之間相互鎖閉后，將形成一組共用的鎖閉系統(tǒng)，該鎖閉系統(tǒng)可壓縮兩扇之間的膠條，從而保證系統(tǒng)中間部分的密封效果。
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