一種防水防風(fēng)的推拉窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

周睿寧

（江蘇 連云港 222006）

隨著生活水平的提高，人們對于生活環(huán)境的質(zhì)量要求也在提升。家裝設(shè)計(jì)中窗戶的密封性影響著日常生活和工作的質(zhì)量。但是，在許多地方，窗戶的質(zhì)量無法滿足人們的需求，特別是在學(xué)校、商場等公共區(qū)域，窗戶結(jié)構(gòu)不合理、老化速度快等問題直接影響了學(xué)生、教師、顧客等人的正常學(xué)習(xí)和工作。窗戶的種類很多，推拉窗就是公共場合常用的一種，因?yàn)樗奖惆惭b和操作，外形看起來比較大方，而且還不占用室內(nèi)的一些空間。推拉窗從字面上理解就是可以通過推拉打開或關(guān)閉窗戶，它可以分為左右式和上下式兩種，而公共場合用的比較多的是左右式。本文也是針對于左右式的推拉窗進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提高其密封性能。

推拉窗的設(shè)計(jì)不僅需要考慮到不同環(huán)境下人們對其的需求，而且也要考慮常見的極端天氣給推拉窗結(jié)構(gòu)帶來的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有公共場所的推拉窗設(shè)計(jì)和選用往往只關(guān)注日常氣候，對它的防風(fēng)功能、防水功能不重視，這就造成該類推拉窗在遇到極端天氣就會出現(xiàn)漏風(fēng)漏水的現(xiàn)象；還有的是以為推拉窗設(shè)計(jì)不合理或者安裝不當(dāng)，在使用一段時(shí)間后就出現(xiàn)了裂縫，直接影響了密封性。公共場合的推拉窗設(shè)計(jì)更需要注重防風(fēng)性、防水性和密封性。推拉窗窗戶系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)和選材的不足，密封失效現(xiàn)象普遍存在，成為建筑能耗最主要的途徑之一。目前對于窗框密封性不好的處理方法主要以增加密封條為主，通過多次粘貼具有密封性的條帶，或是使用相對昂貴的材料提高窗戶的密封性。但隨著風(fēng)吹日曬及多次使用，密封條存在老化問題，無法從根本上解決密封性問題。

針對以上的問題，本文從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一個(gè)能防水防風(fēng)的可調(diào)結(jié)構(gòu)。通過在窗框中增加調(diào)節(jié)裝置改變窗框松緊，并選用更加大眾化的材料，提高推拉窗的實(shí)用性能的同時(shí)還保證了性價(jià)比，可以運(yùn)用于公共場合的窗戶設(shè)計(jì)并進(jìn)行大規(guī)模推廣、應(yīng)用，提高窗戶密封性及延長使用壽命。

1 總體方案設(shè)計(jì)

推拉窗的結(jié)構(gòu)簡單，一般以矩形作為主要的幾何體。本文為了使窗戶貼合性可調(diào)控，從而調(diào)節(jié)窗戶密封性，解決漏風(fēng)漏雨以及保暖的問題，以推拉窗基本結(jié)構(gòu)對窗框軌道做了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。本設(shè)計(jì)主要對下滑連接處進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以此調(diào)控窗戶的密封能力。在原來推拉窗下滑結(jié)構(gòu)上加上一個(gè)調(diào)節(jié)密封空間的軌道，即調(diào)節(jié)軌。調(diào)節(jié)主軸帶動副軸及與之相連的窗框進(jìn)行前后的變化，根據(jù)不同的檔位改變窗框之間的距離，利用收縮調(diào)節(jié)桿的功能實(shí)現(xiàn)推拉窗下部窗框連接處的密封性能。

圖1 整體設(shè)計(jì)原理示意圖

本設(shè)計(jì)以結(jié)構(gòu)改進(jìn)為主，通過增加調(diào)節(jié)裝置解決問題，在調(diào)節(jié)尺寸上，通過在調(diào)節(jié)桿上設(shè)計(jì)不同檔位以適應(yīng)不同的情況需要。整體設(shè)計(jì)中需要注意為窗框的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)保留一定的空間，因此需要在安裝的時(shí)候留有余地，保證滑軌和調(diào)節(jié)軌能順利安裝在推拉窗下部。通過本結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，可以有效控制窗框的間距，窗框間間距的改變，能夠減緩摩擦，延長使用壽命，并且可以縮小縫隙，改善漏風(fēng)漏雨的問題，提高窗框密封性。

1.1 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)

本文提出的機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中主體是一種可通過移動軸調(diào)節(jié)軌道寬度的設(shè)計(jì)，如圖2所示。窗框設(shè)計(jì)為雙層結(jié)構(gòu)，一方面增加了推拉窗的厚度以增加密封性，另一方可以穩(wěn)定連接結(jié)構(gòu)。在窗框下層加入以調(diào)節(jié)桿為主體的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)窗框的間距。在窗框外的調(diào)節(jié)裝置與主軸相連，通過沿窗框方向前后移動，帶動與主軸相連的幾個(gè)副軸內(nèi)外方向上的移動；窗框與副軸相連，隨著副軸的移動改變之間的距離，從而改變窗戶的間隙大小。

圖2 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖

作為核心結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)軌長度和寬度可結(jié)合實(shí)際推拉窗以及建筑的綜合尺寸設(shè)計(jì)來確定。類似主軸的長度以及收縮桿的個(gè)數(shù)需根據(jù)調(diào)節(jié)軌的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了便于收縮桿的靈活調(diào)節(jié)，收縮桿一端和主軸采用轉(zhuǎn)動副連接。在移動軸下方設(shè)置了方便移動的軌道，防止主軸在推拉過程中發(fā)生左右晃動的情況，使移動時(shí)更加順暢，同時(shí)也可以在一定程度上減緩平面間直接摩擦的影響，延長使用壽命。通過精密儀器測定距離，在調(diào)節(jié)桿上添加適合不同季節(jié)的微小卡槽檔位，與調(diào)節(jié)桿上的突起互相卡死以達(dá)到定位的目的，方便了使用過程中的穩(wěn)定，避免了互相滑脫、調(diào)節(jié)程度不好控制的問題，提高了設(shè)計(jì)的實(shí)用性。

1.2 卡扣連接

卡扣設(shè)計(jì)主要是用來提高定位精度的，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中推拉窗對應(yīng)的密封性能調(diào)節(jié)區(qū)間并不大，所以調(diào)節(jié)的較高，這就要求有一個(gè)定量的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)中利用了精度較高的卡槽來調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)真正的微調(diào)，結(jié)構(gòu)簡圖詳見圖3。

圖3 卡扣調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖

調(diào)節(jié)桿末端與窗框相連。副軸末端伸入雙層窗框之間，與窗框緊密銜接。同時(shí)末端向兩窗框方向各彎出一個(gè)小鉤，穿過窗框與窗框緊扣，再穿過窗框與副軸相連。通過結(jié)構(gòu)的相連與相扣連接達(dá)到固定的目的。在相接處可以適當(dāng)涂抹黏性物以增加牢固性。主軸與副軸之間通過可轉(zhuǎn)卡扣連接?？墼O(shè)計(jì)為三層，兩層置于主、副軸外，夾緊兩軸；第三層置于兩軸之間，表面光滑，減少使用時(shí)的阻力。在使用裝置時(shí)，旋扣旋轉(zhuǎn)帶動副軸移動。

2 材料選擇

為了能使窗戶更好地防水防風(fēng)，利用機(jī)械結(jié)構(gòu)對推拉窗窗框進(jìn)行調(diào)節(jié)，對相關(guān)結(jié)構(gòu)部件的材料選擇需要有明確的設(shè)置。因考慮推拉窗的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，推拉窗窗框選擇現(xiàn)在設(shè)計(jì)中常用的材料：鋁合金和塑鋼，表1對這兩種材料進(jìn)行了對比。

表1 鋁合金和塑鋼材料性能對比

根據(jù)表1對比可知，鋁合金在整體性能上略優(yōu)于塑鋼，但塑鋼具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合現(xiàn)在的建材工藝，如果保證塑鋼窗的內(nèi)部鋼襯和五金件等搭配合格，保證質(zhì)量過關(guān)，那么塑鋼窗在氣密性、水密性以及抗風(fēng)壓方面也能達(dá)到工程要求。綜合考慮，本文選擇塑鋼作為各個(gè)軌道以及窗框的主要材料，選擇鋁合金作為調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，即調(diào)節(jié)桿、收縮桿等的材料。

3 結(jié)語

本文針對窗框密封性提升的需求，以推拉窗窗框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為核心，提出了在窗框下增加調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)理念和想法，設(shè)計(jì)了一種通過移動中軸，帶動窗框移動改變窗框間距離的裝置，從而達(dá)到提高密封性以防風(fēng)防雨的目的。使用者可以根據(jù)實(shí)際需要，拉動調(diào)節(jié)桿，并用卡扣定位，確定密封程度。操作簡單易懂，且經(jīng)濟(jì)節(jié)能。對于窗框密封性的調(diào)節(jié)，除了上述設(shè)計(jì)，還可以通過在窗框邊緣增加擋風(fēng)板進(jìn)行調(diào)節(jié)，或是選擇新型材料，使窗框自身擁有防水的功能，并以此增加防風(fēng)性，達(dá)到提高密封性的目標(biāo)。