ИЗОЛИРУЮЩИЙ СТЕКЛОПАКЕТ, СОДЕРЖАЩИЙ БЛОК ВЫРАВНИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ С МЕМБРАНОЙ И КАПИЛЛЯРОМ
INSULATING DOUBLE-GLAZED UNIT CONTAINING UNIT FOR EQUALIZING THE PRESSURE WITH MEMBRANE AND CAPILLARY

Настоящее изобретение относится к изолирующему стеклопакету, содержащему блок выравнивания давления с мембраной и капилляром, способу его изготовления и применению.
Здания часто теряют очень значительную часть тепла через наружное остекление, так что вследствие все более жестких нормативов по энергосбережению, уже невозможно представить себе сектор жилищного строительства без изолирующих стеклопакетов. С точки зрения энергосбережения, желательно максимизировать изолирующие межстекольные пространства изолирующего стеклопакета, чтобы уменьшить передачу тепла через стеклопакет. Однако размеры межстекольных пространств ограничены климатической нагрузкой, действующей на стеклопакет. В данном случае климатическая нагрузка представляет собой изгибающее напряжение, возникающее в изолирующем стеклопакете в результате воздействий окружающей среды.
Изолирующий стеклопакет выполнен в виде герметично уплотненной системы, в которой межстекольные пространства не сообщаются ни друг с другом, ни с окружающей средой. Это предотвращает проникание влаги из окружающей среды в межстекольные пространства и образование в них конденсата или утечку заполняющего газа. Однако недостатком такой конструкции является отсутствие выравнивания давления между межстекольными пространствами и окружающей средой. Когда рельеф места, где изготовлен изолирующий стеклопакет, значительно отличается от рельефа места, где он смонтирован, например, место изготовления изолирующего стеклопакета на 100 метров выше уровня моря, а место монтажа на 1000 метров выше уровня моря, стеклянные листы изолирующего стеклопакета после монтажа подвергаются воздействию постоянной изгибающей нагрузки. Это в частности влияет на прочность краевой зоны. В краевой зоне стеклянные листы соединяют со спейсером, расположенным между отдельными стеклянными листами. В зависимости от разности давления между межстекольным пространством и окружающей средой, данное соединение подвергается сжатию и растяжению, что, в зависимости от величины действующих сил, приводит к утечке через краевое уплотнение и соответственно к повреждению изолирующего стеклопакета. Кроме того, климатические нагрузки возникают не только в результате разности давлений между местом монтажа и местом изготовления, но и в результате изменений давления воздуха в зависимости от погоды. Это также проблематично с учетом солнцезащитных систем, например, жалюзийных шторок, которые могут быть установлены в межстекольном пространстве. Прогиб внутрь стеклянных листов в направлении жалюзи может препятствовать их функционированию. Чем больше объем воздуха изолирующего стеклопакета, тем больше влияние климатических нагрузок. Как следствие этого, ширина межстекольного пространства нежелательно ограничена.
Известны разные технические решения для обеспечения выравнивания давления между межстекольным пространством и окружающей средой. В данном случае основной проблемой является предотвращение образования конденсата в межстекольном пространстве. Для того чтобы предотвратить образование конденсата, влажность в межстекольном пространстве нужно поддерживать на наиболее низком возможном уровне. Кроме того, чрезмерно высокая влажность приводит, например, к коррозионному повреждению металлических покрытий внутри изолирующего стеклопакета. Такие металлические покрытия наносят на внутренние поверхности наружных стекол двойного стеклопакета или, в случае многослойного стеклопакета, на одно из внутренних стекол. Обычно это так называемые «низкоэмиссионные покрытия», которые уменьшают коэффициент пропускания в инфракрасной области светового спектра и таким образом предотвращают сильное нагревание внутреннего пространства здания под действием солнечного излучения. Таким образом, в системах для выравнивания давления между межстекольным пространством и окружающей средой необходимо минимизировать проникание влаги в межстекольное пространство.
ЕР 2 006 481 А2 раскрывает устройство для выравнивания давления для изолирующих стеклопакетов с газовой прослойкой, в котором клапан выравнивания давления вставлен в спейсер изолирующего стеклопакета. Однако такие клапаны выравнивания давления содержат усложненный механизм в виде множества подвижных деталей, которые не только приводят к повышенной чувствительности системы, но и значительно повышают стоимость. Другим недостатком является относительно длительные периоды выравнивания давления таких изолирующих стеклопакетов. По сравнению с системами без выравнивания давления требуется длительное хранение перед доставкой стеклопакета. Кроме того, клапаны выравнивания давления обеспечивают только обмен воздухом в ограниченных объемах, в результате чего, в частности при больших стеклах, требуется множество клапанов, а каждый дополнительный клапан ослабляет систему и связан с дополнительными производственными затратами.
Возможно также выравнивание давления между внутренним пространством стеклопакета и окружающей средой через капиллярные трубки. Их можно включать в стеклопакет множеством способов, например, в виде капиллярной трубки, проходящей непосредственно через спейсер (СН 687937 А5), или же в виде уголкового соединителя с встроенной капиллярной трубкой в соответствии с WO 2017/064160. Недостаток капиллярных трубок заключается в том, что для предотвращения проникания воды во внутреннее межстекольное пространство требуется некоторая минимальная длина капилляра. Так WO 2017/064160 предполагает минимальную длину приблизительно 60 см в растянутом виде. При небольших размерах стеклопакета, СН 687937 А5 предполагает капиллярную трубку с внутренним диаметром 0,4 мм и длиной 30 см.
Из US 2012/0017524 А1 известны сравнительно короткие трубки выравнивания давления длиной приблизительно 10 см. Однако они не предотвращают проникание влаги во внутреннее пространство стеклопакета. Для предотвращения образования конденсата в этом случае US 2012/0017524 А1 предусматривает размещение абсорбирующих воду материалов во внутреннем межстекольном пространстве. Данные материалы способны накапливать влагу посредством абсорбции и десорбции. Такое решение является сложным для реализации в промышленных масштабах, поскольку абсорбирующие поверхности должны размещаться в межстекольном пространстве по возможности незаметно и должны иметь достаточно большие размеры.
В ЕР 0345211 А2, внешний контейнер с влагопоглотителем соединен с внутренним межстекольным пространством изолирующего стеклопакета через патрубок. Упомянутый контейнер с влагопоглотителем выполнен с возможностью замены, так что когда влагопоглотитель полностью насыщается влагой, его можно заменять. В другом варианте осуществления, упомянутый узел содержит внешнюю расширительную емкость, которая компенсирует разность давлений между межстекольным пространством и окружающей средой посредством деформации. Контейнер с влагопоглотителем может быть либо сам выполнен в виде упомянутой расширительной емкости, либо предусмотрен в дополнение к упомянутой расширительной емкости.
US 2005/0034386 А1 описывает оконную раму с вентиляционной трубкой, встроенной с упомянутую раму, позволяющей осуществлять обмен воздухом и выравнивание давления между межстекольным пространством и окружающей средой. Вентиляционную трубку используют для временного выравнивания и закрывают после монтажа изолирующего стеклопакета. С этой целью вентиляционная трубка может быть, например, зажата и защищена герметиком. В других вариантах осуществления, вентиляция осуществляется посредством вставки полой иглы или посредством отвинчивания винта. Описаны также варианты осуществления, в которых влагопоглотитель размещается на вентиляционной трубке так, что воздух, поступающий в межстекольное пространство, подвергается предварительному подсушиванию.
WO 90/02239 раскрывает термопластичный спейсер для изолирующих стеклопакетов, в который включена система, предусмотренная для компенсации колебаний давления, состоящая из диафрагмы между двумя камерами. Упомянутая система из камер и диафрагмы установлена целиком внутри тела спейсера выполнена за одно целое с ним, предпочтительно, посредством экструзии. Одна из камер соединена с внутренним межстекольным пространством через отверстие, а другая камера сообщается с наружным межстекольным пространством через отверстие. Обе камеры полностью отделены друг от друга посредством непроницаемой диафрагмы. В зависимости от климатических условий и соответствующих условий давления в изолирующем стеклопакете, диафрагма поджимается в направлении одной или другой камеры. В результате осуществляется компенсация временных колебаний давления. Выравнивание давления посредством такой системы невозможно. Для того чтобы компенсировать разность давлений между местом изготовления и местом монтажа стеклопакета, в соответствии с WO 90/02239, в одном конце изолирующего стеклопакета вставляют полую иглу и после осуществления выравнивания давления ее удаляют. Такое выравнивание давления вручную на месте монтажа требует много времени.
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного изолирующего стеклопакета с системой выравнивания давления, который устраняет вышеупомянутые недостатки известного уровня техники, позволяет осуществлять выравнивание давления на длительное время и предотвращает проникание влаги внутрь стеклопакета. Другой задачей изобретения является создание способа изготовления изолирующего стеклопакета с системой выравнивания давления, который может быть просто внедрен в процесс промышленного производства.
Упомянутая задача настоящего изобретения решается в соответствии с изобретением посредством изолирующего стеклопакета по независимому п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения.
Упомянутый изолирующий стеклопакет содержит по меньшей мере один первый стеклянный лист, второй стеклянный лист и периферийный спейсер, расположенный между первым и вторым стеклянными листами. Спейсер для изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением содержит по меньшей мере первую поверхность контакта со стеклом и проходящую параллельно ей вторую поверхность контакта со стеклом, поверхность, обращенную внутрь стеклопакета, и наружную поверхность. Упомянутый первый стеклянный лист установлен на упомянутой первой поверхности контакта со стеклом спейсера, а упомянутый второй стеклянный лист установлен на упомянутой второй поверхности контакта со стеклом. Таким образом, первый стеклянный лист, второй стеклянный лист и поверхность, обращенная внутрь стеклопакета, ограничивают внутреннее межстекольное пространство. Изолирующий стеклопакет в соответствии с изобретением включает блок выравнивания давления, который вставлен в отверстие на наружной поверхности спейсера. Упомянутый блок выравнивания давления осуществляет обмен воздухом и соответствующее выравнивание давления между внутренним межстекольным пространством и наружным воздухом. Для этого упомянутый блок выравнивания давления содержит по меньшей мере одну газопроницаемую мембрану и по меньшей мере один капилляр. Упомянутый капилляр содержит по меньшей мере одну часть, в которой внутренний диаметр капилляра меньше или равен 1,2 мм. Упомянутое внутреннее межстекольное пространство изолирующего стеклопакета газопроницаемо соединено с атмосферой, окружающей изолирующий стеклопакет, через упомянутый капилляр и упомянутую мембрану. Таким образом, в настоящем изобретении выравнивание давления осуществляется посредством процесса диффузии через упомянутый капилляр и упомянутую мембрану. Комбинация в соответствии с изобретением мембраны и капилляра обеспечивает, с одной стороны, обмен воздухом и связанное с ним выравнивание давления, а с другой стороны, достаточную герметичность от проникания влаги. Выравнивание давления посредством блока выравнивания давления в соответствии с изобретением происходит непрерывно, причем для инициирования данного выравнивания давления не требуется никаких ручных операций.
Таким образом, даже при изменяющихся погодных условиях, изолирующий стеклопакет в соответствии с изобретением обладает повышенной прочностью краевой зоны и увеличенным сроком службы, поскольку посредством выравнивания давления между внутренним пространством стеклопакета и окружающей средой предотвращается возникновение изгибающих напряжений. Кроме того, проникание влаги в межстекольное пространство минимизировано, так что во внутреннем пространстве стеклопакета не возникает конденсации. Кроме того, можно обойтись без занимающих много времени ручных операций для выравнивания давления изолирующего стеклопакета на месте монтажа.
Блок выравнивания давления в соответствии с изобретением вставляют в отверстие на наружной поверхности спейсера. Следовательно, блок выравнивания давления можно использовать в любом спейсере независимо от его структуры и уже не нужно встраивать внутрь спейсера во время изготовления спейсера.
Первая поверхность контакта со стеклом и вторая поверхность контакта со стеклом представляют собой стороны спейсера, на которых закрепляют наружные стеклянные листы (первый стеклянный лист и второй стеклянный лист) изолирующего стеклопакета во время установки спейсера. Первая поверхность контакта со стеклом и вторая поверхность контакта со стеклом проходят параллельно друг другу.
Поверхность, обращенная внутрь стеклопакета, образована в виде поверхности тела спейсера, которая обращена в направлении внутреннего пространства стеклопакета после установки спейсера в изолирующем стеклопакете. Поверхность, обращенная внутрь стеклопакета, расположена между первым и вторым стеклянными листами.
Наружная поверхность тела спейсера представляет собой сторону, противоположную поверхности, обращенной внутрь стеклопакета, которая обращена от внутреннего пространства изолирующего стеклопакета в направлении наружного уплотнения.
Наружная поверхность спейсера может, в возможном варианте осуществления, может быть расположена под углом к поверхностям контакта со стеклом в каждом случае, придавая повышенную прочность полимерному телу. Наружная поверхность может быть расположена под углом к поверхностям контакта со стеклом, например, в пределах 30-60° в каждом случае, относительно наружной поверхности.
Наружное межстекольное пространство определяется как пространство, ограниченное первым стеклянным листом, вторым стеклянным листом и наружной поверхностью спейсера.
Упомянутый блок выравнивания давления выступает по меньшей мере частично в наружное межстекольное пространство. Другая часть упомянутого блока выравнивания давления встроена в наружную поверхность спейсера. Благодаря тому, что блок выравнивания давления установлен в наружном межстекольном пространстве, он может быть размещен в нем после соединения частей или экструзии спейсера. Комбинация в соответствии с изобретением мембраны и капилляра в блоке выравнивания давления является очень компактным решением для выравнивания давления. Блок выравнивания давления выступает выше общего периферийного края первого стеклянного листа и второго стеклянного листа меньше чем на 10 мм, предпочтительно меньше чем на 5 мм, особенно предпочтительно меньше чем на 2 мм. Таким образом, блок выравнивания давления может быть целиком или по меньшей мере частично встроен в краевое уплотнение изолирующего стеклопакета и не является объемным препятствием во время монтажа изолирующего стеклопакета в оконной раме. В особенно предпочтительном варианте осуществления, блок выравнивания давления выступает незначительно выше общего периферийного края изолирующего стеклопакета. Таким образом, блок выравнивания давления расположен на одном уровне с краевым уплотнением, содержащим герметик и наружное уплотнение, и изолирующий стеклопакет может быть установлен в оконной раме без особых мер предосторожности.
Диффузионные мембраны обычно неизбирательные, так что через данную мембрану проходят не только газообразные компоненты воздуха (азот, кислород, инертные газы, диоксид углерода), но она также является проницаемой для водяных паров. Жидкая вода, например, в виде капли воды, расположенной на наружном уплотнении изолирующего стеклопакета, удерживается мембраной и соответственно не может проникать в стеклопакет. Помимо непроницаемости для капель воды, мембрана имеет решающее значение для регулирования объемного потока воздуха. Без использования мембраны, объемный поток воздуха будет слишком большим, вследствие чего общее количество влаги, попадающей в стеклопакет, также будет нежелательно большим. Мембрана позволяет регулировать объемный поток воздуха посредством целенаправленного выбора материала мембраны.
Однако с точки зрения проникания влаги в стеклопакет, использование только одной мембраны недостаточно для достижения удовлетворительных результатов. Хотя блок выравнивания давления с мембраной обеспечивает меньшее проникания влаги по сравнению с вариантом без мембраны, этого недостаточно для предотвращения конденсации в межстекольном пространстве при всех погодных условиях.
Помимо мембраны, блок выравнивания давления в соответствии с изобретением содержит капилляр. Понятно, что термин «капилляр» означает длинные полости с очень маленькими внутренними диаметрами. Данный капилляр, в по меньшей мере одной части капилляра, имеет внутренний диаметр не больше 1,2 мм. Эксперименты, проведенные авторами настоящего изобретения, показали, что при таких размерах получаются хорошие результаты с точки зрения вентиляции межстекольного пространства и проникания влаги в межстекольное пространство.
Объемный поток через капилляры описан при принятом допущении ламинарного установившегося характера потока в капилляре и при принятом допущении, что воздух представляет собой однородную ньютоновскую текучую среду с использованием уравнения Гагена-Пуазейля:
3
где V - объемный поток в м/с,
r - внутренний радиус капилляра в м,
Δр - разность давлений между двумя концами капилляра в Па,
ƞ - динамическая вязкость протекающей текучей среды в Па∙с,
l - длина капилляра в м.
Таким образом, параметрами, которые необходимо учитывать при проектировании, являются внутренний радиус, а также длина капилляра. Остальные параметры, такие как динамическая вязкость и разность давлений, определяются существующим стеклопакетом. В соответствии с уравнением Гагена-Пуазейля, при уменьшении в два раза внутреннего радиуса капилляра объемный поток уменьшается в 16 раз. Длина капилляра обратно пропорциональна объемному потоку. Таким образом, уменьшение в два раза длины капилляра приводит к увеличению объемного потока в два раза.
Необходимо существенно ограничить объемный поток, проникающий внутрь стеклопакета, поскольку вместе с воздухом внутрь стеклопакета проникает влага. В случае внезапного проникания значительных количеств влаги, она не может быть достаточно быстро абсорбирована влагопоглотитилем, расположенным в межстекольном пространстве или спейсере. Диаметр капиллярных трубок невозможно сделать произвольно малым по причине крайне сложного технологического процесса. В соответствии с конструкциями, известными из уровня техники, данная проблема решается посредством ограничения объемного потока посредством использования длинных капиллярных трубок (например, длиной 60 см). Однако встраивание капилляров большой длины является сложной задачей. С одной стороны, части капилляра не должны быть видны во внутреннем межстекольном пространстве из соображений визуально привлекательного внешнего вида. С другой стороны, капилляр, выступающий в наружное межстекольное пространство, препятствует герметизации краев изолирующего стеклопакета, которая обычно автоматизирована в процессе промышленного производства. Кроме того, использование капилляров проблематично с точки зрения отсутствия герметичности от капель воды. Как только конец капилляра, обращенный к окружающей среде, входит в контакт с жидкой водой, она всасывается через капилляр во внутреннее пространство между стеклами вследствие капиллярного эффекта. Таким образом, использование одного только капилляра не обеспечивает необходимой защиты от больших количеств влаги внутри стеклопакета и является также трудным для внедрения в производственный процесс. Уменьшение диффузии водяных паров посредством использования длинных капилляров исключено по вышеупомянутым причинам.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что объединение капилляра и мембраны в блоке выравнивания давления в значительной степени предотвращает проникание влаги во внутреннее межстекольное пространство. Мембрана необходима для ограничения объемного потока воздуха и обеспечения герметичности от капель воды, в то время как диффузия водяных паров определяется диаметром капилляра. Такой синергетический эффект от использования капилляра и мембраны приводит к значительному увеличению долговременной прочности и срока службы стеклопакета.
Упомянутый блок выравнивания давления содержит внутреннюю поверхность и наружную поверхность. Наружная поверхность обращена в направлении окружающей среды (атмосферы), при этом внутреннюю поверхность, прилегающую к спейсеру, или блок выравнивания давления с упомянутой внутренней поверхностью вводят в спейсер. Внутренняя поверхность обращена в направлении внутреннего межстекольного пространства.
Капилляр содержит множество частей, которые могут иметь одинаковый внутренний диаметр или даже разные внутренние диаметры. Максимальный диаметр капилляра, равный 1,2 мм, применяется в по меньшей мере одной части капилляра. Отдельные части капилляра могут непосредственно примыкать друг к другу или непрямо соединены через мембрану.
В возможном варианте осуществления изобретения, внутренний диаметр капилляра не является постоянным в отдельных частях капилляра. Авторы настоящего изобретения определили, что малый внутренний диаметр не является обязательным по всей длине капилляра. При уменьшении внутреннего диаметра капилляра резко возрастают трудозатраты на изготовление капилляра или капиллярного канала. Для того чтобы уменьшить данные трудозатраты и соответственно также стоимость изготовления, внутренний диаметр не должен быть меньше 1,2 мм во всех частях капилляра, но должен быть равным 1,2 мм в по меньшей мере одной части капилляра. Предпочтительно, средний внутренний диаметр капилляра в расчете на миллиметр глубины капилляра меньше или равен 1,2 мм. Вычисление среднего внутреннего диаметра капилляра в расчете на миллиметр глубины капилляра показано в приведенной ниже таблице. Общая длина капилляра равна сумме длин отдельных частей капилляра. Средний диаметр капилляра вычисляется из отдельных внутренних диаметров частей капилляра, которые взвешены по длине упомянутых частей.
Что касается трудозатрат на изготовление, то достаточно расширить диаметр капилляра максимум до 2,0 мм. Дальнейшее увеличение диаметра не приводит к значительному уменьшению трудозатрат на изготовление. Предпочтительно, части капилляра с наименьшим диаметром расположены около мембраны. Таким образом, сдерживается объемный поток воздуха в непосредственной близости от мембраны. Кроме того, части с большим внутренним диаметром, расположенные на наружной и внутренней поверхности блока выравнивания давления, обладают более слабым капиллярным эффектом, поскольку капиллярный подъем жидкости в капилляре обратно пропорционален радиусу капилляра. Это выгодно с точки зрения защиты от капель воды.
Предпочтительно, по меньшей мере первая часть капилляра расположена между мембраной и внутренним межстекольным пространством. Таким образом, данная часть капилляра защищена от капель воды, так что любая вода, находящаяся на наружной поверхности блока выравнивания давления, не может проходить через капилляр во внутреннее межстекольное пространство
В первом предпочтительном варианте осуществления, вторая часть капилляра расположена между мембраной и окружающей средой. В данном случае мембрана расположена между по меньшей мере одной частью капилляра и по меньшей мере одной второй частью капилляра. Мембрана предохраняет внутреннее межстекольное пространство от проникания жидкой воды и сама также предохранена от механических воздействий благодаря своему расположению внутри блока выравнивания давления. Если мембрана расположена на одной из поверхностей блока выравнивания давления, то она может быть легко повреждена в процессе изготовления или во время вставки блока выравнивания давления в спейсер. Тогда как мембрана, расположенная внутри блока выравнивания давления, оптимально защищена.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения, мембрана зафиксирована в ее установленном положении внутри блока выравнивания давления. Для того чтобы разместить мембрану внутри блока выравнивания давления, предпочтительно используется блок выравнивания давления, состоящий из по меньшей мере двух элементов. Данный блок содержит наружную муфту, в которую вставляют мембрану. По меньшей мере первая часть капилляра вставлена в упомянутую муфту и проходит между мембраной и внутренней поверхностью блока выравнивания давления. Затворный элемент, который включает по меньшей мере одну вторую часть капилляра, расположен на мембране. Мембрана зафиксирована между упомянутой муфтой и упомянутым затворным элементом посредством адгезивного соединения или посредством зажимного действия. Упомянутый затворный элемент может быть приклеен, закреплен винтами или запрессован в упомянутую муфту или вставлена посредством защемляющего соединения. Если выбирают адгезив или защемляющее соединение, то мембрану предпочтительно приклеивают, для того чтобы гарантировать достаточную герметичность и направлять объемный поток полностью через капилляр. В случае закрепления мембраны посредством винтового соединения, упомянутый затворный элемент может быть ввинчен в муфту или привинчен к муфте. Если мембрану зажимают посредством винтового соединения, то дополнительное уплотнение на краях мембраны не требуется. Но в данном случае может быть дополнительно предусмотрено также адгезивное соединение. Такой вариант осуществления, в котором мембрана закреплена на участке ее изоляции, предпочтителен также с точки зрения использования стандартизованных исходных материалов. При описанной структуре могут быть использованы мембранные материалы в виде слоев, которые доступны на коммерческой основе в многих видах и вариантах в рулонах.
В другом варианте осуществления изобретения, мембрана подвижно установлена в блоке выравнивания давления. Блок выравнивания давления включает полое пространство, в котором подвижно установлена мембрана. В данном варианте осуществления мембрана выполнена в виде трехмерного мембранного блока, например, сферического или цилиндрического. В данном варианте осуществления может быть также использован состоящий из двух частей блок выравнивания давления, содержащий муфту и затворный элемент. Части капилляра в муфте и затворном элементе могут быть выполнены так, как уже описано. Полое пространство, включающее мембранный блок, например, сферическую мембрану, расположено между частями капилляра муфты и затворного элемента. В установленном состоянии, упомянутое полое пространство соединено с внутренним межстекольным пространством через капилляр в муфте и входит в контакт с окружающим воздухом через капилляр затворного элемента. Обмен воздухом между внутренним межстекольным пространством и окружающей средой происходит исключительно через упомянутое полое пространство. В зависимости от давления, мембрана поджимается внутри упомянутого полого пространства к концу полого пространства, граничащему с межстекольным пространством или окружающей средой. Таким образом, при повышенном давлении мембрана остается в области одного из концов капилляра, который открывается к полому пространству, и уплотняет его так, что обмен воздухом происходит полностью через мембрану. Мембрана предпочтительно выполнена так, что диаметр мембранного блока соответствует по существу диаметру полого пространства и таким образом мембрана соприкасается со стенкой полого пространства даже при нормальном давлении. Предпочтительно, участки уплотнения, которые служат для удерживания мембранного блока, образованы на концах полого пространства, которые граничат с концами капилляра. Форма участков уплотнения соответствует форме мембраны. Таким образом, при повышенном давлении достигается эффективное уплотнение между мембраной и полым пространством, в результате чего предотвращается объемный поток, проходящий через мембранный блок. Участки уплотнения могут быть выполнены, например, в виде воронкообразных участков полого пространства, с концом воронки с меньшим диаметром, открывающимся к соответствующей части капилляра. Вариант осуществления с подвижно установленной мембраной может быть предпочтителен с точки зрения упрощенного изготовления блока выравнивания давления. При использовании подвижно установленной мембраны, производственные допуска деталей могут быть предпочтительно увеличенными.
Один из описанных вариантов осуществления блока выравнивания давления, состоящего из двух частей, в котором мембрана расположены внутри блока выравнивания давления, является предпочтительным также с точки зрения стоимости изготовления. Стоимость изготовления зависит, помимо прочего, от длины и диаметра капилляра, например, капиллярного канала. В случае варианта осуществления, состоящего из двух частей, длина капиллярного канала, который должен быть высверлен в одной детали, значительно уменьшена. В этом варианте осуществления, муфту и затворный элемент можно сверлить независимо друг от друга. Это относится ко всем описанным вариантам осуществления, состоящим из двух частей, которые содержат внутреннюю мембрану.
Во втором предпочтительном варианте осуществления, мембрана прикреплена к наружной поверхности блока выравнивания давления. В данном варианте осуществления, все части капилляра расположены между мембраной и внутренней поверхностью блока выравнивания давления. Преимущество этого состоит в том, что все части капилляра предохранены от жидкой воды, поскольку капли воды скатываются с мембраны. Кроме того, такой блок выравнивания давления является простым и экономичным в изготовлении, поскольку нет необходимости изготавливать множество деталей, и, как вариант, может быть использован монолитный блок. Мембрана может быть закреплена на наружной поверхности посредством адгезивного соединения или зажимного соединения. В качестве зажимных соединений можно рассматривать как винтовые соединения, так и защемляющие соединения, причем винтовые соединения предпочтительны вследствие своей большей прочности. Примером упоминаемых здесь пригодных винтовых соединений является кольцо с резьбой, которое размещают на мембране и навинчивают на наружную резьбу монолитного блока. Адгезивное соединение также обладает высокой прочностью и является предпочтительным, например, для обеспечения изготовления, которое является по возможности простым и которое может быть автоматизировано.
В третьем предпочтительном варианте осуществления, мембрана может быть приложена к внутренней поверхности блока выравнивания давления. В данном случае по существу применимы преимущества и детали варианта осуществления, упомянутые для второго варианта осуществления. В упомянутом третьем варианте осуществления капилляр не предохранен от капель воды, однако после сборки мембрана предохранена от повреждения наружной поверхности.
Капилляр может быть выполнен либо в виде канала либо в виде вставленной капиллярной трубки. Канал является предпочтительным, поскольку он может быть очень точно выполнен в блоке выравнивания давления, и не нужно никакого уплотнения, которое требуется между блоком выравнивания давления и капиллярной трубкой. Кроме того, капилляры с изменяемым диаметром могут быть выполнены в виде канала. В противном случае, для получения изменяемого диаметра множество капиллярных трубок разных диаметров нужно вставлять одна за другой в блок выравнивания давления, что относительно сложно. Если диаметр капилляра является постоянным вдоль одного элемента, тогда вместо капиллярного канала может быть вставлена капиллярная трубка. Это, в частности, удобно в случае монолитного блока. В качестве альтернативы, в блоке выравнивания давления, состоящем из множества частей, можно также вводить капиллярную трубку в муфту и в затворный элемент, в каждом случае возможно имеющую разные внутренние диаметры. Как уже было упомянуто, установлено, что каналы с очень малыми диаметрами в капиллярном диапазоне являются сложными и также дорогими в изготовлении. Зато капиллярные трубки с необходимыми внутренними диаметрами экономически доступны на коммерческой основе. Внешний диаметр капиллярных трубок обычно больше 1,5 мм, например, капиллярная трубка с внутренним диаметром 0,25 мм и внешним диаметром 1,8 мм. Следовательно, в соответствующем элементе блока выравнивания давления образуют канал с внешним диаметром капиллярной трубки, и капиллярную трубку проталкивают в данный канал. Переход между капиллярной трубкой и блоком выравнивания давления предпочтительно уплотняют на наружной поверхности и внешней поверхности.
Сам капиллярный канал и отверстие канала для введения капиллярной трубки могут быть образованы посредством технологий механической обработки, известных специалисту в данной области техники. В частности, в случае каналов с малыми диаметрами, например, с диаметрами меньше или равными 1,2 мм, канал может быть образован даже посредством лазера. Это особенно предпочтительно с учетом высокой точности этих методов.
В предпочтительном варианте осуществления, блок выравнивания давления изготовлен в виде множества деталей из муфты и затворного элемента, причем упомянутая муфта и упомянутый затворный элемент включают капилляр в форме канала.
В другом предпочтительном варианте осуществления, упомянутый блок выравнивания давления содержит монолитный блок, в который вставляют капиллярную трубку.
Предпочтительно, упомянутый капилляр, в по меньшей мере одной части, имеет внутренний диаметр меньше или равный 0,80 мм, предпочтительно меньше или равный 0,60 мм, особенно предпочтительно меньше или равный 0,50 мм. В частности, установлено, что особенно пригодными являются внутренние диаметры в пределах от 0,20 мм до 0,40 мм, например, 0,25 мм, 0,30 мм или 0,40 мм. Чем меньше диаметр капилляра, тем выше сопротивление диффузии водяных паров. Однако с уменьшением диаметра капилляра увеличивается стоимость изготовления. С учетом упомянутых проблем установлено, что вполне пригодным является диаметр капилляра, приблизительно равный 0,40 мм.
Мембрана блока выравнивания давления является водонепоницаемой и проницаемой для водяных паров.
В предпочтительном варианте осуществления блока выравнивания давления, на по меньшей мере одной из частей капилляра около мембраны, образована выемка, диаметр которой больше, чем внутренний диаметр капилляра. В области упомянутой выемки, диаметр капилляра расширен, для того чтобы обеспечить возможность свободного перемещения мембраны. В частности, в случае малых диаметров примыкающего капилляра в сочетании с большой разностью давлений между внутренним пространством стеклопакета и окружающей средой, материал мембраны может всасываться в примыкающие части капилляра. Это ограничивает свободное колебание мембраны и влияет на процесс диффузии через мембрану. Это может быть предотвращено при наличии выемки на по меньшей мере одном из концов капилляра, примыкающем к мембране. Свободное колебание мембраны вызывает образование подушки давления около мембраны, которое предпочтительно обеспечивает равномерный объемный поток воздуха через мембрану.
Упомянутая выемка имеет диаметр в пределах от 1,2 мм до 5,0 мм, особенно предпочтительно от 1,2 мм до 2,5 мм, в частности от 1,5 мм до 2,0 мм. Глубина упомянутой выемки находится в пределах от 0,1 мм до 1,0 мм, предпочтительно от 0,1 мм до 0,5 мм, особенно предпочтительно от 0,15 мм до 0,3 мм. Выемка с такими размерами обеспечивает свободное колебание мембраны и особенно равномерный объемный поток воздуха.
Мембрана может включать самые разные спекаемые или неспекаемые полимеры, например, полипропилен, сложные полиэфиры, полиамид, простой полиэфир, политетрафторэтилен, полифульфон, этилен-тетрафторэтилен, фторированный этилен-пропилен, сополимер тетрафторэтилена с перфтор(поливиниловым) эфиром и/или их смеси и сополимеры. Галогенсодержащие полимеры являются предпочтительными учитывая их гидрофобные свойства.
Особенно предпочтительно, мембрана содержит по меньшей мере один полимер из группы, включающей полигалоид-олефины, предпочтительно полихлортрифторэтилен, поливинилиденфторид, политетрафторэтилен и/или их сополимеры или смеси. Эти материалы особенно предпочтительны, поскольку они имеют гидрофобную поверхность, с которой скатываются капли воды.
В особенно предпочтительном варианте осуществления, мембрана включает политетрафторэтилен (polytetrafluoroethylene - PTFE). PTFE не только химически инертный, но и термостойкий материал, поэтому он обладает высокой стойкостью к старению.
Упомянутые полимерные мембраны могут быть расширяемыми (растягиваемыми) или спекаемыми; предпочтительно мембрана спекаемая. Для изготовления расширяемых мембран исходный материал подвергают растягиванию посредством вытягивания на краях слоя материала. Затем куски мембраны, соответствующие требуемому применению, отрезают от данного расширенного растянутого слоя материала. В расширенных мембранах, размер и форма пор отдельного куска материала зависят от участка растянутого слоя материала, от которого был отрезан данный фрагмент. Кусок мембраны от крайнего участка слоя материала склонен иметь более удлиненные поры, а фрагмент от центрального участка имеет значительно меньшие поры. Спекаемые мембраны, напротив, имеют совершенно одинаковый размер пор, который вполне можно эффективно регулировать.
В настоящем изобретении могут быть использованы как расширяемые, так и спекаемые мембраны. Спекаемые мембраны предпочтительны с учетом вышеупомянутых преимуществ.
Мембрана предпочтительно включает спекаемый PTFE.
В другом возможном варианте осуществления, мембрана представляет собой керамическую мембрану с металлической подложкой. В качестве упомянутой подложки предпочтителен алюминий и/или титан, причем пористый металлокерамический сплав наносят на одну поверхность металла, а с другой стороны упомянутой подложки металл удаляют в заданных участках посредством электрохимических процессов. В тех участках, в которых слой металла удален, пористый слой оксида металла является открытым с обеих сторон подложки, и газы диффундируют через мембрану.
2
2
2
2
2
2
Упомянутая мембрана предпочтительно обладает паропроницаемостью больше 50 г/м за сутки и меньше 400 г/м за сутки, измеренной по методике стандарта ASTM E96-10. Мембрана предпочтительно обладает паропроницаемостью, измеряемой по методике стандарта ASTM E96-10, больше 70 г/м за сутки и меньше 350 г/м за сутки, более предпочтительно больше 100 г/м за сутки и меньше 250 г/м за сутки.
Как уже было упомянуто, блок выравнивания давления в соответствии с изобретением устраняет необходимость использования капилляров большой длины. Предпочтительно, общая длина капилляра (сумма длин частей капилляра) меньше или равна 6,0 см. Было обнаружено, что длина капилляра меньше или равная 2,0 см, в сочетании с мембраной настоящего изобретения, уже является достаточной для достижения отличного результата в плане минимизации влаги, появляющейся во внутреннем межстекольном пространстве. Обычно достаточна даже длина капилляра меньше или равная 1,0 см. Длины капилляра, обычно используемые в блоке выравнивания давления в соответствии с изобретением, находятся в пределах от 0,4 см до 1,0 см, например, приблизительно 6 мм. Минимальная возможная длина капилляра предпочтительна с точки зрения простого и визуально незаметного встраивания блока выравнивания давления в уплотнение краев листа стекла.
Высота блока выравнивания давления, измеренная между внутренней поверхностью и наружной поверхностью блока выравнивания давления, по существу определяется желаемой длиной капилляра. Высота блока выравнивания давления предпочтительно меньше или равна 2,0 см, особенно предпочтительно меньше или равна 1,0 см, в частности находится в пределах от 0,4 см до 1,0 см, например, приблизительно равна 8 мм.
В качестве спейсеров изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением могут быть использованы самые разные спейсеры, известные специалисту в данной области техники, так как решение в соответствии с изобретением совместимо с любыми спейсерами.
Блок выравнивания давления ввводят в наружную поверхность спейсера посредством винтового соединения, защемляющего соединения или адгезивного соединения. Блок выравнивания давления может быть также запрессован в спейсер.
В возможном варианте осуществления, изолирующий стеклопакет в соответствии с изобретением содержит спейсер с полимерным или металлическим корпусом, включающим по меньшей мере одну полую камеру. Пригодный спейсер с полимерным корпусом раскрыт, например, в WO 2013/104507 А1.
Спейсеры в виде полого профиля, известные специалисту в данной области техники, содержат по меньшей мере одну полую камеру в обычно полимерном или металлическом корпусе. Полая камера граничит с поверхностью, обращенной внутрь стеклопакета, при этом поверхность, обращенная внутрь стеклопакета, расположена выше полой камеры, а наружная поверхность спейсера расположена ниже полой камеры. В данном контексте «выше» означает, что поверхность обращена к внутреннему межстекольному пространству изолирующего стеклопакета, а «ниже» - что поверхность обращена в сторону, противоположную внутренней части стеклопакета.
Упомянутая полая камера спейсера изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением обеспечивает уменьшение веса по сравнению с цельным спейсером и может быть использована для размещения дополнительных элементов, таких как влагопоглотитель.
Предпочтительно, блок выравнивания давления вставляется в наружную поверхность спейсера через отверстие и открывается в полую камеру. Упомянутое отверстие может быть выполнено, например, в виде сверленого отверстия. Таким образом, воздух, проходящий через блок выравнивания давления, сначала направляется в полую камеру. Предпочтительно, в упомянутую полую камеру введен влагопоглотитель, так что возможная остаточная влага сразу удаляется из воздуха, проникающего в полую камеру.
В другом возможном варианте осуществления, блок выравнивания давления устанавливается аналогичным образом на наружной поверхности спейсера и выступает через спейсер вплоть до поверхности, обращенной внутрь стеклопакета. Данный вариант осуществления является предпочтительным для увеличения длины капилляра при сохранении неизменным пространства, требующегося для размещения всего блока. Предпочтительно, блок выравнивания давления и капилляр блока выравнивания давления не выступают во внутреннее межстекольное пространство, чтобы не портить внешний вид изолирующего стеклопакета.
Блок выравнивания давления, выступающий через спейсер вплоть до поверхности, обращенной внутрь стеклопакета, предпочтительно используют также для спейсеров, которые не содержат полой камеры.
В альтернативном варианте осуществления, капилляр блока выравнивания давления может также выступать во внутреннее межстекольное пространство. В этом случае капилляр предпочтительно выступает во внутреннее межстекольное пространство не больше чем на 1,0 см, чтобы не портить визуально привлекательный внешний вид стеклопакета.
Блок выравнивания давления предпочтительно имеет сужение вблизи своей внутренней поверхности. В области упомянутого сужения внешний диаметр блока выравнивания давления меньше, чем в остальной области блока выравнивания давления. Блок выравнивания давления вставляют в отверстие на наружной поверхности спейсера через данное сужение. Это является предпочтительным, поскольку в начале упомянутого сужения может быть легко образовано уплотнение между спейсером и блоком выравнивания давления. Рассматриваемые при этом уплотняющие материалы представляют собой упомянутые герметики для приклеивания стеклянных листов к упомянутым первой и второй поверхности контакта со стеклом спейсера.
Внутренняя поверхность спейсера в виде полого профиля включает по меньшей мере один проницаемый участок, который газопроницаемо соединяет полую камеру с внутренним межстекольным пространством. Воздух, попадающий в полую камеру через блок выравнивания давления, может проникать во внутреннее межстекольное пространство в данном проницаемом участке. Упомянутый проницаемый участок может быть либо выполнен из газопроницаемого материала, либо может также содержать входы для воздуха в форме отверстий.
В предпочтительном варианте осуществления спейсера с полым корпусом, поверхность, обращенная внутрь стеклопакета, содержит по меньшей мере один вход для воздуха. Предпочтительно, в поверхности, обращенной внутрь стеклопакета, предусмотрено множество входов для воздуха. Общее количество входов для воздуха зависит от размеров изолирующего стеклопакета. Упомянутые входы для воздуха соединяют полую камеру с внутренним межстекольным пространством, обеспечивая возможность газового обмена между ними. Это обеспечивает абсорбцию атмосферной влаги посредством влагопоглотителя, расположенного в полой камере, и таким образом предотвращает запотевание стекол. Входы для воздуха предпочтительно выполнены в виде щелей, особенно предпочтительно в виде щелей шириной 0,2 мм и длиной 2 мм. Такие щели обеспечивают оптимальный обмен воздухом без влагопоглотителя из полой камеры, способного проникать во внутреннее межстекольное пространство.
В другом возможном варианте осуществления, изолирующий стеклопакет в соответствии с изобретением содержит впрыскиваемый термопластичный спейсер, изготовленный из уплотняющего материала. Такие спейсеры известны, например, из DE 696 07 473 и WO 2015/197491 А1. В этом случае, при отсутствии полой камеры, блок выравнивания давления может быть введен в спейсер так, что внутренняя поверхность блока выравнивания давления выступает в спейсер вплоть до поверхности, обращенной внутрь стеклопакета.
2
4
В обоих вариантах осуществления упомянутого спейсера, влагопоглотитель предпочтительно содержит силикагели, молекулярные сита, CaCl, NaSO, активированный уголь, силикаты, бентониты, цеолиты и/или их смеси. Это является предпочтительным, поскольку таким образом может быть поглощена остаточная влага, присутствующая во внутреннем межстекольном пространстве. Влагопоглотитель предпочтительно встроен в корпус спейсера. В случае распыляемых термопластичных спейсеров, влагопоглотитель обычно входит в состав распыляемого уплотняющего материала. В случае спейсеров с полым корпусом, влагопоглотитель предпочтительно расположен в полой камере корпуса.
В предпочтительном варианте осуществления, блок выравнивания давления включает металлы или газонепроницаемые пластмассы, предпочтительно алюминий, нержавеющую сталь, полиэтиленвиниловый спирт (polyethylene vinyl alcohol - EVOH), полиэтилен низкой плотности (low-density polyethylene - LDPE) и/или двуосноориентированную полипропиленовую пленку (biaxially oriented polypropylene film - BOPP).
Блоки выравнивания давления, состоящие из множества частей, содержащие муфту и затворный элемент, предпочтительно изготовлены из металлических материалов, особенно предпочтительно из алюминия или нержавеющей стали. Металлы, в этом отношении, обладают высокой прочностью и технологичностью, а также требуемой газонепроницаемостью.
Если блок выравнивания давления выполнен как монолитный блок, предпочтительно использование пластмасс, особенно предпочтительно полиэтиленвинилового спирта. Использование пластмасс обеспечивает экономически выгодное изготовление в больших количествах. Поскольку пластмассы обычно не обладают газонепроницаемостью, могут быть приняты дополнительные меры в соответствии с необходимостью. Для того чтобы решить данную проблему, капиллярная трубка, вставляемая в пластмассовый корпус, может быть выполнена из металла (например, нержавеющей стали). Кроме того, наружная поверхность блока выравнивания давления может быть уплотнена на участке за пределами капиллярного отверстия. Однако это не является абсолютно необходимым, поскольку в зависимости от материала упомянутого блока, диффузия через пластмассовый корпус ничтожна по сравнению с потоком через капилляр.
В предпочтительном варианте осуществления, спейсер представляет собой металлический полый профиль. Преимущество заключается в том, что металлические спейсеры обладают газонепроницаемостью, и для уплотнения наружной поверхности спейсера не требуется защитных пленок.
В другом предпочтительном варианте осуществления спейсера в виде полого профиля, он включает полимерный корпус. Это является предпочтительным, поскольку теплопроводность пластмасс существенно ниже, чем теплопроводность металлов. Предпочтительно, газо- и паронепроницаемый защитный слой наносят по меньшей мере на наружную поверхность спейсера, предпочтительно на наружную поверхность и на часть поверхностей контакта со стеклами. Упомянутый газо- и паронепроницаемый защитный слой улучшает герметичность спейсера от утечки газа и проникания влаги. Предпочтительно, упомянутый защитный слой наносят на приблизительно половину или две трети поверхностей контакта со стеклами.
В предпочтительном варианте осуществления, изолирующий стеклопакет в соответствии с изобретением представляет собой по меньшей мере тройной стеклопакет, в котором дополнительный стеклянный лист прикреплен к первому и/или второму стеклянному листу через дополнительный спейсер.
Особенно предпочтительно, для тройных стеклопакетов, в которых третий стеклянный лист вставлен, например, в паз между первым стеклянным листом и вторым стеклянным листом, могут быть также использованы двойные спейсеры. Такие спейсеры известны, помимо прочих, из WO 2014/198431 А1. Предпочтительно, стеклянный лист, изготовленный из незакаленного стекла с так называемым низкоэмиссионным покрытием, вставлен в паз спейсера.
Применительно к настоящему изобретению определение «незакаленный» относится к стеклянному листу, который не подвергался ни термической, ни химической обработке. Такие процессы хорошо известны специалисту в данной области техники.
Нанесение низкоэмиссионных покрытий на один из стеклянных листов изолирующего стеклопакета может еще больше увеличивать и улучшать теплоизолирующую способность изолирующего стеклопакета. Так называемые низкоэмиссионные покрытия обеспечивают эффективное экранирование от инфракрасного излучения раньше, чем оно проникает в жилое помещение, и в то же время пропускают солнечный свет. Низкоэмиссионные покрытия представляют собой покрытия, отражающие тепловое излучение, которые отражают значительную часть инфракрасного излучения, что приводит к уменьшенному нагреванию жилого помещения летом. Широкий круг низкоэмиссионных покрытий известен, например, из DE 10 2009 006 062 А1, WO 2007/101964 А1, ЕР 0 912 455 В1, DE 199 27 683 С1, ЕР 1 218 307 В1 и ЕР 1 917 222 В1. Такие низкоэмиссионные покрытия вынуждают стеклянный лист нагреваться под воздействием солнечного света, что приводит к расширению стеклянного листа и соответствующим дополнительным напряжениям. Для того чтобы компенсировать эти напряжения, центральный стеклянный лист изолирующего стеклопакета, известного из уровня техники, часто подвергают закаливанию. При использовании двойных спейсеров, в которых третий стеклянный лист свободно размещается в пазу, напряжения могут быть уменьшены, так что в данном случае можно полностью обойтись без закаливания центрального стеклянного листа.
В одном стеклопакете может быть установлено множество блоков выравнивания давления. В зависимости от размера изолирующего стеклопакета, объемный поток, входящий или выходящий через один блок выравнивания давления, может не обеспечивать достаточно быстрое выравнивание давления. В этом случае внутри спейсера изолирующего стеклопакета размещают два или более блоков выравнивания давления. Специалист в данной области техники путем простых экспериментов может определить, достаточно ли одного блока выравнивания давления или же нужно предусматривать множество таких блоков.
Блок выравнивания давления в соответствии с изобретением предпочтительно установлен в спейсере изолирующего стеклопакета так, что в смотрированном положении стеклопакета в здании, он размещается в верхней трети стеклопакета. Кроме того, блок выравнивания давления предпочтительно установлен на наружной поверхности спейсера, каковая поверхность в смонтированном положении расположена вертикально. Обе меры служат для предотвращения скапливания влаги в области блока выравнивания давления.
Если изолирующий стеклопакет представляет собой тройной или многослойный стеклопакет, то блок выравнивания давления может быть предусмотрен для каждого межстекольного пространства. В качестве альтернативы, одного блока выравнивания давления достаточно для множества межстекольных пространств при условии, что предусмотрены сообщающиеся межстекольные пространства. Это может быть достигнуто, например, посредством отверстия в центральном стеклянном листе или посредством сообщающегося соединения внутри тройного спейсера.
Изолирующий стеклопакет в соответствии с изобретением особенно пригоден для размещения приспособлений в межстекольном пространстве. В частности в случае подвижных приспособлений, таких как жалюзи, деформация прогиба стеклянного листа вследствие климатических нагрузок препятствует функционированию данных приспособлений. Внутренние поверхности стекла могут даже повреждаться скользящими жалюзи. Кроме того, изолирующие стеклопакеты с жалюзи содержат сравнительно большой объем газа, поскольку межстекольное пространство, вмещающее в себя жалюзи, обычно имеет ширину по меньшей мере 27 мм. С учетом этого, для изолирующих стеклопакетов с приспособлениями в одном из межстекольных пространств выравнивание давления особенно важно. Посредством выравнивания давления между межстекольным пространством и окружающей средой блок выравнивания давления в соответствии с изобретением обеспечивает надежное функционирование упомянутых приспособлений.
Первый стеклянный лист и/или второй стеклянный лист изолирующего стеклопакета предпочтительно содержат стекло, особенно предпочтительно кварцевое стекло, боросиликатное стекло, натриево-кальциевое силикатное стекло и/или их смеси. Первый и/или второй стеклянный лист изолирующего стеклопакета могут также включать термопластичные полимерные стеклянные листы. Термопластичные полимерные стеклянные листы предпочтительно включают поликарбонат, полиметилметакрилат и/или их сополимеры или смеси. Дополнительные стеклянные листы изолирующего стеклопакета могут иметь такой же состав, который был упомянут для первого стеклянного листа и второго стеклянного листа.
Первый стеклянный лист и второй стеклянный лист имеют толщину в пределах от 2 мм до 50 мм, предпочтительно от 2 мм до 10 мм, особенно предпочтительно от 4 мм до 6 мм, при этом упомянутые два стеклянных листа могут иметь разные толщины.
Наружное межстекольное пространство, ограниченное первым стеклянным листом, вторым стеклянным листом и наружной поверхностью спейсера, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, заполнено наружным уплотнением. В результате достигается очень высокая механическая прочность уплотнения краев. Кроме того, упомянутое уплотнение охватывает блок выравнивания давления и предохраняет его от механических воздействий снаружи.
Предпочтительно, наружное уплотнение содержит полимеры или силан-модифицированные полимеры, особенно предпочтительно органические полисульфиды, силиконы, силиконовый каучук, вулканизирующийся при комнатной температуре, силиконовый каучук, вулканизирующийся в присутствии пероксида, и/или силиконовый каучук с присоединительной вулканизацией, полиуретаны и/или бутилкаучук.
Герметик между первой поверхностью контакта со стеклом и первым стеклянным листом или между второй поверхностью контакта со стеклом и вторым стеклянным листом, предпочтительно содержит полиизобутилен. Полиизобутилен может представлять собой вулканизирующийся или невулканизирующийся полиизобутилен.
В предпочтительном варианте осуществления, упомянутый газо- и паронепроницаемый защитный слой на наружной поверхности полимерного спейсера выполнен в виде пленки. Данная защитная пленка содержит по меньшей мере один полимерный слой, а также металлический слой или керамический слой. Толщина полимерного слоя находится в пределах от 5 мкм до 80 мкм, а металлические слои и/или керамические слои используют с толщиной от 10 нм до 200 нм. В пределах упомянутых толщин слоя достигается очень высокая герметичность защитной пленки. Защитная пленка может быть нанесена на полимерный корпус, например, приклеена. В качестве альтернативы, упомянутая пленка может быть образована посредством совместной экструзии с корпусом.
Особенно предпочтительно, защитная пленка содержит по меньшей мере два металлических слоя и/или керамических слоя, которые расположены перемежаясь с по меньшей мере одним полимерным слоем. Толщины отдельных слоев предпочтительно такие, как описаны в предыдущем абзаце. Предпочтительно, наружные слои образованы посредством полимерного слоя. При таком расположении металлические слои очень надежно защищены от повреждения. Чередующиеся слои защитной пленки могут быть соединены или нанесены друг на друга самыми разными способами, известными из уровня техники. Способы осаждения металлических или керамических слоев хорошо известны специалисту в данной области техники. Использование защитной пленки с последовательно чередующимися слоями особенно предпочтительно с точки зрения герметичности системы. Дефект одного из слоев не приводит к повреждению защитной пленки. Для сравнения, в случае одного слоя небольшой дефект может привести к полному повреждению. Кроме того, нанесение множества тонких слоев является предпочтительным по сравнению с одним толстым слоем, поскольку с увеличением толщины слоя возрастает риск проблем внутренней адгезии. Кроме того, более толстые слои обладают большей теплопроводностью, так что такая пленка менее пригодна с точки рения термодинамики.
Полимерный слой пленки предпочтительно включает полиэтилентерефталат, этиленвиниловый спирт, поливинилиденхлорид, полиамиды, полиэтилен, полипропилен, силиконы, акрилонитрилы, полиакрилат, полиметилакрилат и/или их сополимеры или смеси. Металлический слой предпочтительно содержит железо, алюминий, серебро, медь, золото, хром и/или их сплавы или оксиды. Керамический слой пленки предпочтительно содержит оксиды кремния и/или нитриды кремния.
В альтернативном предпочтительном варианте осуществления, упомянутый газо- и паронепроницаемый защитный слой предпочтительно выполнен в виде покрытия. Упомянутое покрытие содержит алюминий, оксиды алюминия и/или оксиды кремния и предпочтительно нанесены методом физического осаждения из паровой фазы (physical vapor deposition - PVD). Это может значительно упростить способ изготовления, поскольку полимерный корпус снабжают защитным покрытием сразу после изготовления, например, посредством экструзии, и для нанесения пленки не требуется отдельной стадии. Покрытие упомянутыми материалами обеспечивает особенно хорошие результаты с точки зрения герметичности и, кроме того, обладает высокой прочностью сцепления с материалами наружного уплотнения, используемыми в изолирующих стеклопакетах.
В особенно предпочтительном варианте осуществления, упомянутый газо- и паронепроницаемый защитный слой содержит по меньшей мере один металлический слой или керамический слой, который выполнен в виде покрытия и содержит алюминий, оксиды алюминия и/или оксиды кремния и предпочтительно нанесен методом физического осаждения из паровой фазы (physical vapor deposition - PVD).
Предпочтительно, упомянутый спейсер представляет собой полый профиль с полимерным корпусом.
Упомянутый полимерный корпус предпочтительно содержит полиэтилен (polyethylene - PE), поликарбонат (polycarbonate - PC), полипропилен (polypropylene - PP), полистирол, полибутадиен, полинитрилы, сложные полиэфиры, полиуретаны, полиметилметарилат, полиакрилаты, полиамиды, полиэтилентерефталат (polyethylene terephthalate - PET), полибутилентерефталат (polybutylene terephthalate - PBT), предпочтительно акрилонитрилбутадиенстирол (acrylonitrile butadiene styrene - ABS), акрилонитрил-стирол-акриловый эфир (acrylonitrile styrene acrylester - ASA) акрилонитрилбутадиенстирол/поликарбонат (acrylonitrile butadiene styrene/polycarbonate - ABS/PC), сополимер стирола и акрилонитрила (styrene acrylonitrile - SAN), PET/PC, PBT/PC и/или их сополимеры или смеси. При использовании данных материалов достигаются особенно высокие результаты.
Предпочтительно, упомянутый полимерный корпус армирован стекловолокном. Посредством выбора содержания стекловолокна в упомянутом корпусе можно регулировать и изменять коэффициент термического расширения корпуса. Посредством изменения коэффициентов термического расширения корпуса и защитной пленки или покрытия можно предотвратить термические напряжения между разными материалами и отслаивание защитной пленки или покрытия. Содержание стекловолокна в корпусе обычно составляет от 20% до 50%, особенно предпочтительно от 30% до 40%. Содержание стекловолокна в корпусе одновременно увеличивает прочность и стойкость.
ТМ
В другом варианте осуществления, упомянутый полимерный корпус заполнен полыми стеклянными шариками или стеклянными пузырьками. Данные полые стеклянные пузырьки имеют диаметр в пределах от 10 мкм до 20 мкм и повышают стойкость полимерного полого профиля. Пригодные стеклянные шарики доступны на коммерческой основе под наименованием «3М Glass Bubbles». Полимерный корпус особенно предпочтительно содержит полимеры, стеклянные волокна и стеклянные пузырьки. Введение стеклянных пузырьков обеспечивает улучшение термических свойств полого профиля.
Изолирующий стеклопакет по желанию заполняют защитным газом, например, инертным газом, предпочтительно аргоном или криптоном, который уменьшает передачу тепла в межстекольном пространстве изолирующего стеклопакета. В предпочтительном варианте осуществления, изолирующий стеклопакет заполнен воздухом.
Упомянутый спейсер представляет собой полый профиль и по желанию содержит одну или множество перегородок. Упомянутые перегородки ограничивают прямой газовый поток через полую камеру и позволяют изменять пространство полой камеры, которое находится в прямом контакте с блоком выравнивания давления. Газовый обмен через упомянутую перегородку невозможен, так что поток газа через блок выравнивания давления может проходить через полую камеру только в одном направлении. Обычно газовый поток сначала проходит через участок полого профиля, который не содержит входов для воздуха, и подвергается просушке в результате контакта с влагопоглотителем перед прониканием во внутреннее межстекольное пространство. При использовании блока выравнивания давления в соответствии с изобретением такие меры обычно не требуются, поскольку даже при отсутствии таких сложных узлов достигается низкий уровень влажности во внутреннем межстекольном пространстве. Несмотря на это, такая комбинация возможна для извлечения остаточной влаги из поступающего объемного потока.
В углах упомянутого изолирующего стеклопакета спейсеры соединены друг с другом предпочтительно посредством уголковых соединителей. Такие уголковые соединители могут быть выполнены, например, в виде формованной пластиковой детали с уплотнением, в которой два скошенных под углом спейсера соединяются впритык. В принципе для изолирующего стеклопакета возможны самые разные геометрические формы, например, прямоугольная, трапецеидальная и закругленная формы. Для получения закругленных форм спейсер может быть, например, согнут в нагретом состоянии.
Изобретение включает также способ изготовления изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением, по меньшей мере включающий стадии, на которых
а) Изготавливают спейсер
b) Соединяют первый стеклянный лист и второй стеклянный лист с поверхностями контакта со стеклами упомянутого спейсера посредством герметика,
с) Спрессовывают стеклопакет, содержащий первый стеклянный лист, второй стеклянный лист и спейсер,
d) Заполняют наружное межстекольное пространство наружным уплотнением,
e) Образуют отверстие на наружной поверхности спейсера, и
f) Вставляют блок выравнивания давления в упомянутое отверстие на наружной поверхности спейсера.
Упомянутое отверстие предпочтительно выполнено в виде сверленого отверстия в наружной поверхности спейсера. Упомянутое отверстие должно быть образовано перед вставкой блока выравнивания давления на стадии f), однако стадию е) необязательно выполняют непосредственно перед стадией f). Стадии е) и f) могут быть выполнены либо в любое время перед стадией d), либо после стадии d).
Предпочтительно, стадии е) и f) осуществляются после стадии d), поскольку в этом случае систему для заполнения краевой зоны (стадия d)) не нужно модифицировать.
В качестве альтернативы, стадии е) и f) осуществляются перед стадией b). В этом случае систему для введения наружного уплотнения необходимо модифицировать так, что она обнаруживает блок выравнивания давления в виде препятствия и обходит его. Это особенно полезно при больших объемах производства.
В предпочтительном варианте осуществления упомянутого способа, между отверстием для вставки блока выравнивания давления и самим блоком выравнивания давления размещают герметик.
Блок выравнивания давления предпочтительно снабжают реверсивной заглушкой на наружной поверхности. Упомянутую заглушку нужно опять-таки удалить перед монтажом изолирующего стеклопакета на месте монтажа, чтобы обеспечить выравнивание давления в соответствии с изобретением посредством упомянутого блока выравнивания давления. Упомянутая заглушка предотвращает загрязнение блока выравнивания давления во время изготовления и транспортировки изолирующего стеклопакета.
Когда используемый спейсер представляет собой полый профиль, спейсер предпочтительно подвергают предварительному формованию в форме прямоугольника перед стадией а). Отдельные профили могут быть снабжены, например, косым срезом и соединены в углах уголковыми соединителями. В качестве альтернативы, спейсеры могут быть также непосредственно сварены друг с другом, например, посредством ультразвуковой сварки.
При использовании распыляемого термопластичного спейсера, его экструдируют из корпуса, содержащего уплотняющий материал и влагопоглотитель, в промежуточное пространство между первым стеклянным листом и вторым стеклянным листом.
Соединение стеклянных листом с поверхностями контакта со стеклами на стадии b) может быть осуществлено в любом желаемом порядке. По желанию, соединение обоих стеклянных листов с поверхностями контакта со стеклами может быть осуществлено даже одновременно.
В возможном варианте осуществления, внутреннее межстекольное пространство между первым стеклянным листом и третьим стеклянным листом заполняют защитным газом перед спрессовыванием стеклопакета. В другом варианте осуществления внутреннее межстекольное пространство заполняют воздухом.
На стадии d) наружное межстекольное пространство по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, заполняют наружным уплотнением. В качестве внешней изоляции предпочтительно использование, например, пластичного герметика. Если блок выравнивания давления устанавливают после заполнения наружного межстекольного пространства (после стадии d)), то наружное уплотнение удаляют в области отверстия во время образования отверстия на стадии е).
Изобретение включает также применение изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением в наружной стене здания и/или в фасадах.
Ниже изобретение описано подробно со ссылкой на чертежи. Чертежи представляют собой просто схематические изображения и выполнены не в масштабе. Они никак не ограничивают изобретение.
Фиг.1а представляет собой разрез варианта осуществления изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением со спейсером в виде полого профиля и блоком выравнивания давления с капилляром и мембраной.
Фиг.1b представляет собой разрез другого варианта осуществления изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением со спейсером в виде полого профиля и блоком выравнивания давления с капилляром и мембраной.
Фиг.2 представляет собой разрез варианта осуществления блока выравнивания давления в соответствии с изобретением, содержащего муфту и затворный элемент, с капилляром постоянного диаметра и мембраной.
Фиг.3 представляет собой разрез другого возможного варианта осуществления блока выравнивания давления в соответствии с изобретением, содержащего муфту и затворный элемент, с капилляром переменного диаметра и мембраной.
Фиг.4 представляет собой разрез другого возможного варианта осуществления блока выравнивания давления в соответствии с изобретением, содержащего монолитный корпус с капилляром постоянного диаметра и мембраной на наружной поверхности упомянутого блока выравнивания давления.
Фиг.5 представляет собой разрез другого возможного варианта осуществления блока выравнивания давления в соответствии с изобретением, содержащего монолитный корпус с капилляром постоянного диаметра и мембраной на внутренней поверхности упомянутого блока выравнивания давления.
Фиг.6 показывает изолирующий стеклопакет, содержащий спейсерную рамку с блоком выравнивания давления в соответствии с изобретением и перфорированным участком на поверхности спейсера, обращенной внутрь стеклопакета.
Фиг.7 представляет собой схему последовательности операций возможного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением.
Фиг.8a-c показывают другой вариант осуществления в соответствии с изобретением блока выравнивания давления с подвижно установленной мембраной при разных условиях давления.
Фиг.9 представляет собой вид сверху блока выравнивания давления, показанного на фиг.2 или фиг.3.
Фиг.10a-d представляют собой схематическое изображение стадий технологического процесса во время монтажа блока выравнивания давления в изолирующем стеклопакете.
Фиг.1а представляет собой разрез варианта осуществления изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением со спейсером в виде полого профиля и блоком выравнивания давления с капилляром и мембраной. Спейсер 1 содержит первую поверхность 2.1 контакта со стеклом, проходящую параллельно ей вторую поверхность 2.2 контакта со стеклом, поверхность 3, обращенную внутрь стеклопакета, и наружную поверхность 4. Наружная поверхность 4 проходит перпендикулярно поверхностям 2.1, 2.2 контакта со стеклами и соединяет поверхности 2.1 и 2.2 контакта со стеклами. Участки наружной поверхности 4, ближайшие к поверхностям 2.1 и 2.2 контакта со стеклами, наклонены под углом приблизительно 45° относительно поверхности 4 в направлении поверхностей 2.1 и 2.2 контакта со стеклами. Между наружной поверхностью 4 и поверхностью 3, обращенной внутрь стеклопакета, расположена полая камера 5. Первый стеклянный лист 12 изолирующего стеклопакета I соединен с первой поверхностью 2.1 контакта со стеклом спейсера 1 посредством герметика 7, а второй стеклянный лист 13 соединен с второй поверхностью 2.2 контакта со стеклом спейсера 1 посредством герметика 7. Промежуточное пространство между первым стеклянным листом 12 и вторым стеклянным листом 13, ограниченное поверхностью 3, обращенной внутрь стеклопакета, называется внутренним межстекольным пространством 15. Внутреннее межстекольное пространство 15 соединено с расположенной под ним полой камерой 5 через входы 18 для воздуха в поверхности, обращенной внутрь стеклопакета. Входы 18 для воздуха равномерно распределены по всему спейсеру 1. В полой камере 5 расположен влагопоглотитель 11, который вытягивает атмосферную влагу из внутреннего межстекольного пространства 15. Наружное межстекольное пространство 16, которое ограничено наружной поверхностью 4 и первым стеклянным листом 12 и вторым стеклянным листом 13, целиком заполнено наружным уплотнением 14. Первый стеклянный лист 12 и второй стеклянный лист 13 изготовлены из натриево-кальциевого силикатного стекла толщиной 4 мм. Ширина поверхности 3, обращенной внутрь стеклопакета, которая определяет расстояние между первым стеклянным листом 12 и вторым стеклянным листом 13, равна 35 мм. Данная ширина поверхности, обращенной внутрь стеклопакета, является достаточной для размещения жалюзи. Блок 8 выравнивания давления встроен в наружную поверхность 4 спейсера 1 через отверстие 17, в данном случае сверленое отверстие. Блок 8 выравнивания давления, на участке, где он вставлен в наружную поверхность спейсера 1, имеет сужение 27. В области сужения 27 расположена винтовая резьба (не показанная), посредством которой блок 8 выравнивания давления ввинчивают в спейсер 1. Между блоком 8 выравнивания давления и спейсером 1 размещен герметик 7 (не показанный). Блок 8 выравнивания давления установлен полностью внутри краевого уплотнения в области наружного уплотнения 14 и не выступает за пределы общего периферийного края К первого стеклянного листа 12 и второго стеклянного листа 13. Блок 8 выравнивания давления содержит мембрану 9 и капилляр 10. Детали блока 8 выравнивания давления показаны на фиг.2.
Фиг.1b представляет собой разрез другого варианта осуществления изолирующего стеклопакета в соответствии с изобретением со спейсером в виде полого профиля и блоком 8 выравнивания давления с капилляром 10 и мембраной 9. Данная структура по существу соответствует структуре, показанной на фиг.1а. Однако в отличие от нее, блок 8 выравнивания давления выступает в области сужения 27 через спейсер 1 вплоть до поверхности 3, обращенной внутрь стеклопакета. Для этого в области поверхности 3, обращенной внутрь стеклопакета, спейсер 1 содержит другое отверстие 17, через которое проходит блок 8 выравнивания давления.
2
Фиг.2 представляет собой разрез варианта осуществления блока выравнивания давления в соответствии с изобретением, показанного на фиг.1а, содержащего муфту 20 и затворный элемент 21. Муфта 20 включает первую часть 19.1 капилляра 10. Она продолжается от внутренней поверхности 26 блока 8 выравнивания давления до мембраны 9. Мембрана 9 вставлена во муфту 20 и зафиксирована посредством зажима между ней и затворным элементом 21. Затворный элемент 21 выполнен в виде установочного винта без головки, который ввинчен в соответствующую резьбу муфты 20 (не показанную). Данный винт прочно фиксирует мембрану 9. Затворный элемент 21 содержит вторую часть 19.2 капилляра 10. Блок 8 выравнивания давления вставлен в спейсер 1 изолирующего стеклопакета так, что его внутренняя поверхность заделана в наружную поверхность спейсера 1 (см. фиг.1). Блок 8 выравнивания давления в области его внутренней поверхности 26 имеет сужение 27. В установленном состоянии, наружная поверхность 25 блока 8 выравнивания давления обращена в направлении внешней среды изолирующего стеклопакета. Затворный элемент 21 содержит вторую часть 19.2 капилляра 10, которая соединяет окружающую среду с мембраной 9 с возможностью пропускания воздуха. Муфта 20 и затворный элемент 21 выполнены из нержавеющей стали. Капилляр 10 представляет собой канал диаметром 0,3 мм, который введен в муфту 20 и затворный элемент 21. Общая длина капилляра 10 равна 6 мм, при этом первая часть 19.1 капилляра 10 имеет длину 4 мм и вторая часть 19.2 капилляра 10 имеет длину 2 мм. Мембрана 9 представляет собой мембрану из спеченного PTFE с толщиной 0,2 мм и воздухопроницаемостью 1,0 л/час на площади 1,1 ммперед установкой в блок 8 выравнивания давления. На концах первой части 19.1 капилляра и второй части 19.2 капилляра непосредственно около мембраны 9 расположена в каждом случае выемка 28 глубиной 0,25 мм и диаметром 1,8 мм. Данная выемка обусловливает свободное колебание мембраны 9 и таким образом равномерный поток воздуха.
Фиг.3 представляет собой разрез другого возможного варианта осуществления блока выравнивания давления в соответствии с изобретением, содержащего муфту 20 и затворный элемент 21 с капилляром 10 переменного диаметра и мембраной 9. Данная базовая структура соответствует структуре, показанной на фиг.2. Однако в отличие от нее, капилляр 10 содержит четыре части с разными внутренними диаметрами. Первая часть 19.1 диаметром 0,8 мм и длиной 3,0 мм, примыкающая к внутренней поверхности 26 блока 8 выравнивания давления и следующая за ней вторая часть 19.2 диаметром 0,3 мм и длиной 1,0 мм вставлены в муфту 20. Третья часть 19.3 диметром 0,3 мм и длиной 1,0 мм и четвертая часть 19.4 диаметром 0,8 мм и длиной 1,0 мм вставлены в затворный элемент 21, при этом часть 19.3 расположена вблизи мембраны 9. Преимущество данного варианта осуществления состоит в том, что уменьшена часть канала с очень малым диаметром 0,3 мм. В результате канал может быть изготовлен при значительно меньших затратах времени и стоимости. Части капилляра, которые имеют наименьший внутренний диаметр, расположены вблизи мембраны, для того чтобы удерживать концентрацию водяных паров на минимально возможном уровне.
Пример и сравнительный пример
Авторы изобретения провели различные эксперименты с блоками выравнивания давления в соответствии с изобретением и с капиллярными трубками, известными из уровня техники. Эксперименты проводили в соответствии со стандартами DIN EN 1279-6 при постоянных климатических условиях, чередующихся с переменными климатическими условиями, и DIN EN 1279-6 при постоянных климатических условиях. Оба стандарта применимы только к изолирующим стеклопакетам как замкнутым системам. Хотя разомкнутые системы, содержащие блок выравнивания давления, не входят в рамки упомянутых стандартов, тем не менее их можно использовать для создания испытательной установки и для оценки результатов испытаний. В замкнутых системах, коэффициент поглощения влаги, описываемый показателем I, который отражает заполнение влагопоглотителя водой, должен быть меньше 8% для DIN EN 1279-6 и меньше 20% для DIN EN 1279-2, чтобы соответствовать требованиям стандарта. Такое ограничение разумеется сложнее соблюдать для разомкнутых систем, чем для замкнутых систем.
В первой серии экспериментов, коэффициент поглощения влаги I по стандарту DIN EN 1279-6 при постоянном климате для изолирующего стеклопакета в соответствии с фиг.2 сравнивали с различными альтернативными конструкциями. В качестве сравнительных примеров, блок выравнивания давления без капилляра и капиллярной трубки, известной из уровня техники, сравнивали с конструкцией в соответствии с изобретением. В упомянутом примере и упомянутом сравнительном примере использовали изолирующие стеклопакеты с одинаковой структурой, чтобы гарантировать достоверность испытаний.
1-й эксперимент
Изолирующие стеклопакеты с разными устройствами выравнивания давления подвергали испытаниям в соответствии с EN 1279-6 при постоянном климате. Мембраны, используемые во 2-ом сравнительном примере и 1-м примере в соответствии с изобретением, одинаковые по конструкции и соответствуют мембране, показанной на фиг.2. В случае блока выравнивания давления в соответствии с изобретением, общая длина капилляра равна сумме длин капилляра в отдельных частях капилляра (см. фиг.2).
Блок выравнивания давления с мембраной и без капиллярной трубки в соответствии с 2-ым сравнительным примером не обладает достаточной защитой от паров воды, так что в данном случае был измерен коэффициент I поглощения влаги в пределах вышеупомянутого отвечающего стандарту ограничения 8%. Хотя использование капиллярной трубки в соответствии с 1-ым сравнительным примером обеспечивает требуемое соответствие требованиям стандарта, капиллярные трубки трудно встраивать в изолирующий стеклопакет вследствие нежелательной длины. Капилляры обычно вставляют в краевую зону изолирующего стеклопакета, которая содержит наружное уплотнение. Данное наружное уплотнение предпочтительно вводят посредством автоматизации в наружное межстекольное пространство. При использовании капилляров это невозможно, поскольку капиллярная трубка образует физическое препятствие, которое не может быть обойдено автоматически. Кроме того, краевой заполняющий материал должен полностью охватывать капиллярную трубку, и в краевом уплотнении не должно быть никаких воздушных пузырьков. Таким образом, при использовании капиллярных трубок необходима локальная ручная герметизация. Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что сочетание короткого капилляра с мембраной уже является достаточным для удовлетворения требований стандарта DIN EN 1279-6. Данный синергетический эффект оказался удивительным и неожиданным.
2-й эксперимент
В другом эксперименте, проводили испытания ряда блоков выравнивания давления в соответствии с изобретением, в которых изменяли внутренний диаметр капилляра. Базовая структура соответствовала структуре, показанной на фиг.2. Мембраны, используемые в 1-м - 4-м примерах в соответствии с изобретением, идентичны по структуре и соответствуют мембране, показанной на фиг.2. Стеклопакеты подвергали испытаниям в соответствии с EN 1279-6 в постоянном климате.
2
Чем меньше диаметр капилляра, чем меньше количество воды, проникающей в стеклопакет. Однако, к удивлению, с уменьшением диаметра капилляра объемный поток остается почти неизменным. Поэтому главным решающим фактором оказывается пропускающая способность мембраны. Дополняя результаты 2-го эксперимента, определяли объемный поток воздуха для блока выравнивания давления в соответствии с изобретением с диаметром капилляра, равным 1,2 мм и 0,6 мм. При диаметре 1,2 мм объемный поток равен 0,65 л/час при разности давлений 30 мбар и площади потока 1,1 мм. При тех же самых условиях такой же блок выравнивания давления с каналом 0,6 мм обеспечивает только незначительно уменьшенный объемный поток воздуха, равный 0,62 л/час. Таким образом, даже при меньших диметрах капилляра может происходить достаточно быстрое выравнивание давления, поскольку объемный поток в основном регулируется мембраной.
Дополнительные эксперименты с переменным климатом по стандарту DIN EN 1279-2 (здесь не указанные) показали, что изолирующие стеклопакеты с блоком выравнивания давления в соответствии с изобретением также удовлетворяют требованиям данного стандарта.
3-й эксперимент
В третьем эксперименте блок выравнивания давления в соответствии с изобретением в соответствии с 4-м примером и фиг.2, сравнивали с блоком выравнивания давления в соответствии с изобретением в соответствии с фиг.3 (5-й пример). 3-й эксперимент служил в качестве эксперимента на модели, в котором блок выравнивания давления исследовали не в изолирующем стеклопакете, а в испытательном стенде типа колбы. Блоки выравнивания давления вводили в пробку колбы с заданным объемом с заданным количеством влагопоглотителя, при этом обмен воздухом между объемом колбы и окружающей средой осуществлялся полностью через блок выравнивания давления. Такой испытательный стенд вполне пригоден для сравнения разных блоков простым способом без необходимости создавать для этой цели изолирующий стеклопакет. Абсолютные величины испытания с колбой, вычисленные для показателя I (3-й эксперимент), не сопоставимы с величинами 1-го и 2-го экспериментов, поскольку в испытании с колбой не учитывалась диффузия газов и водяных паров через краевое уплотнение изолирующего стеклопакета. Блок выравнивания давления в соответствии с фиг.3 содержит множество частей капилляра, имеющих разные диаметры. Общая длина капилляра равна сумме длин капилляра в отдельных частях капилляра (см. фиг.3). Испытательные стенды типа колбы были подвергнуты испытаниям в соответствии с EN 1279-6 в постоянном климате (см. Таблицу 4).
Таким образом, блок выравнивания давления в соответствии с фиг.3 удовлетворяет требованиям EN 1279-6 в испытании с колбой. Хотя коэффициент I поглощения влаги ухудшился по сравнению с сквозным каналом с диаметром 0,3 мм (4-й пример, фиг.2), предполагается, что требования стандарта EN 1279-6 также удовлетворяются при использовании блока выравнивания давления в соответствии с фиг.3 в изолирующем стеклопакете. Таким образом, блок выравнивания давления в соответствии с фиг.3 обеспечивает простое и экономически выгодное изготовление в сочетании с эффективным удерживанием влаги (показатель I=4% в испытании с колбой).
Практические испытания на изолирующих стеклопакетах показали, что блок выравнивания давления, показанный на фиг.2, с капиллярным каналом с постоянным диаметром, приблизительно равным 0,40 мм, вполне пригоден для удерживания влаги и выравнивания давления и обеспечивает экономически выгодное решение с точки зрения производственных затрат.
2
Фиг.4 представляет собой разрез другого возможного варианта осуществления блока 8 выравнивания давления в соответствии с изобретением, содержащего монолитный корпус 24 с капилляром 10 и мембраной 9 на наружной поверхности 25 блока 8 выравнивания давления. Блок 8 выравнивания давления вставлен в спейсер 1 изолирующего стеклопакета так, что его внутренняя поверхность 26 заделана в наружную поверхность спейсера 1 (см.фиг.1). В участке, примыкающем к внутренней поверхности 26, блок 8 выравнивания давления имеет сужение 27. В установленном состоянии, наружная поверхность 25 блока 8 выравнивания давления обращена в направлении внешней среды изолирующего стеклопакета. Монолитный корпус 24 содержит сквозной капилляр 10 постоянного диаметра между наружной поверхностью 25 и внутренней поверхностью 26. Монолитный корпус 24 выполнен из полиэтиленвинилового спирта и изготовлен, например, посредством литья под давлением. Капилляр 10 представляет собой капиллярную трубку, изготовленную из нержавеющей стали с внутренним диаметром 0,25 мм и внешним диаметром 1,8 мм. Такие капиллярные трубки доступны на коммерческой основе. В монолитном корпусе 24 образуют отверстие, соответствующее внешними диаметру капиллярной трубки, в которое задвигают капиллярную трубку. Такое отверстие с диаметром 1,8 мм также является экономически выгодным в изготовлении. Мембрана 9 представляет собой спеченную фторопластовую мембрану с толщиной 0,13 мм и воздухопроницаемостью 1,0 л/час (на площади 1,1 мм) перед установкой на блоке 8 выравнивания давления. Мембрану прикладывают к наружной поверхности 25 блока 8 выравнивания давления с использованием адгезива, не затрагивая зону капилляра 10. Адгезив служит одновременно для закрепления и уплотнения. Благодаря тому, что мембрана 9 обращена к наружной поверхности 25, предотвращено проникание жидкой воды в капилляр 10. На конце капилляра 10 непосредственно около мембраны 9 расположена выемка 28 глубиной 0,25 мм и диаметром 1,8 мм.
Фиг.5 представляет собой разрез другого возможного варианта осуществления блока 8 выравнивания давления в соответствии с изобретением, содержащего монолитный корпус 24 с капилляром 10 и мембраной 9 на внутренней поверхности 26 блока 8 выравнивания давления. Базовая структура соответствует базовой структуре, показанной на фиг.4. Однако в отличие от нее, мембрана зафиксирована на внутренней поверхности 26 монолитного корпуса 24 с использованием адгезива. Данный вариант осуществления является предпочтительным для защиты мембраны от внешних механических воздействий во время транспортировки изолирующего стеклопакета.
Фиг.6 представляет собой разрез другого варианта осуществления изолирующего стеклопакета I, содержащего спейсерную рамку с блоком 8 выравнивания давления в соответствии с изобретением и перфорированным участком 6 во поверхности 3 спейсера 1, обращенной внутрь стеклопакета. Спейсер 1 спейсерной рамки соответствует по существу спейсеру, показанному на фиг.1. Однако в отличие от фиг.1, входы 18 для воздуха не распределены равномерно вдоль всего спейсера, а расположены только в некоторых участках. В данном случае перфорированный участок 6 с входами 18 для воздуха расположен в поверхности 3, обращенной внутрь стеклопакета, на краю спейсерной рамки, противоположном блоку 8 выравнивания давления. Спейсеры 1, расположенные на краях спейсерной рамки, соединены вместе в углах изолирующего стеклопакета I посредством уголковых соединителей 23. В этом участке входы 18 для воздуха обеспечивают газовый обмен между полой камерой 5 и внутренним межстекольным пространством 15. Входы 18 для воздуха выполнены в виде щелей шириной 0,2 мм и длиной 2 мм. Упомянутые щели гарантируют оптимальный обмен воздухоа без влагопоглотителя 11, способного проникать из полой камеры 5 внутрь стеклопакета. Выравнивание давления внутри спейсера 1, заполненного влагопоглотителем 11, происходит, как уже было описано, посредством блока 8 выравнивания давления. Воздушный поток, проникающий через блок 8 выравнивания давления, сначала перемещается под действием капиллярного эффекта спейсера 1, заполненного влагопоглотителем 11, вдоль участка без входов 18 для воздуха. Воздушный поток проходит через влагопоглотитель, расположенный в полой камере спейсера, при этом обмен воздухом между полой камерой и внутренним пространством стеклопакета предотвращен. Таким образом, прежде чем попасть в следующий проницаемый участок 6 внутри изолирующего стеклопакета I, воздушный поток сначала подвергается просушке. При использовании блока 8 выравнивания давления в соответствии с изобретением такие меры для дополнительного уменьшения атмосферной влажности во внутреннем межстекольном пространстве 15 необязательны, но по желанию могут быть предусмотрены. Блок 8 выравнивания давления содержит заглушку 22, которая удаляется после монтажа изолирующего стеклопакета I в раме и предотвращает загрязнение блока 8 выравнивания давления. Изолирующий стеклопакет I устанавливают в оконной раме так, что блок 8 выравнивания давления оказывается в верхней трети стеклопакета вплотную к вертикально расположенной поверхности и таким образом предохранен от скапливания воды.
Фиг.7 показывает блок-схему последовательности операций возможного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением для изготовления изолирующего стеклопакета, включающего стадии, на которых:
I Изготавливают спейсер 1
II Соединяют первый стеклянный лист 12 с первой поверхностью 2.1 соединения со стеклом спейсера 1 с использованием герметика 7
III Соединяют второй стеклянный лист 13 с второй поверхностью 2.2 соединения со стеклом спейсера 1 с использованием герметика 7
IV Спрессовывают стеклопакет, содержащий стеклянные листы 12 и 13 и спейсер 1
V Заполняют наружное межстекольное пространство 16 наружным уплотнением 14
VI Просверливают отверстие 17 на наружной поверхности 4 спейсера 1
VII Вставляют блок 8 выравнивания давления в отверстие 17 спейсера 1 с использованием герметика 7
Фиг.8а, 8b и 8с показывают другой вариант осуществления блока 8 выравнивания давления в соответствии с изобретением с подвижной установленной мембраной 9. По аналогии с фиг.1а, блок 8 выравнивания давления установлен в спейсере 1 изолирующего стеклопакета I. Для ясности в данном чертеже показан только блок 8 выравнивания давления без спейсера 1. Блок 8 выравнивания давления состоит из двух частей: муфты 20 с капилляром 10 и затворного элемента 21 с капилляром 10. Затворный элемент 21 может быть вставлен или предпочтительно привинчен к муфте 20. Внутри блока 8 выравнивания давления расположено полое пространство 30, которое, в установленном состоянии, соединяется с внутренним межстекольным пространством через капилляр 10 в муфте 20 и с окружающей средой через капилляр 10 затворного элемента 21. Обмен воздухом между внутренним межстекольным пространством и окружающей средой осуществляется исключительно через полое пространство 30. В полом пространстве 30 подвижно установлена сферическая мембрана 9. Фиг.8а показывает упомянутый узел в состоянии без давления, в котором внутреннее давление изолирующего стеклопакета соответствует внешнему давлению. Мембрана 9 предпочтительно выполнена так, что диаметр сферической мембраны 9 по существу соответствует диаметру полого пространства 30, и таким образом даже в состоянии без давления, показанном на фиг.8а, мембрана 9 соприкасается со стенкой полого пространства. В результате, даже при малых разностях давления, посредством подвижно установленной мембраны 9 осуществляется быстрое уплотнение. На фиг.8b показано состояние мембраны 9 в случае повышенного давления в изолирующем стеклопакете I. Участки полого пространства 30, примыкающие к концам частей капилляра имеют воронкообразную форму в виде гнезда для сферической мембраны 9 и для образования участка уплотнения с ней, в котором стенка полого пространства 30 и мембрана соприкасаются. В случае повышенного давления в изолирующем стеклопакете I, мембрана 9 выдавливается из нейтрального положения, показанного на фиг.8а, в воронкообразный участок полого пространства 30, который примыкает к затворному элементу 21 (фиг.8b). Там мембрана 9 образует уплотнение, так что обмен воздухом через блок 8 выравнивания давления происходит полностью через мембрану 9. Если же в изолирующем стеклопакете I возникает отрицательное давление, то мембрана 9 аналогичным образом смещается из нейтрального положения (фиг.8а) в направлении области полого пространства 30, примыкающей к внутреннему межстекольному пространству. Там также расположен воронкообразный участок полого пространства, к которому мембрана 9 прижимается и уплотняет полое пространство (фиг.8с). Это предотвращает проникание воздуха за мембрану 9. При таком давлении обмен воздухом происходит также полностью через мембрану 9. Преимущества комбинации мембраны и капилляра, описанные со ссылкой на фиг.2, относятся к варианту осуществления, описанному со ссылкой на фиг.8. Вариант осуществления, показанный на фиг.8, обладает также преимуществом простой сборки. Мембрана не требует закрепления в блоке выравнивания давления и может быть свободно установлена в нем. Кроме того, поскольку уплотнение между мембраной 9 и блоком 8 выравнивания давления осуществляется посредством выдавливания мембраны под действием разности давлений и не должно быть гарантировано во время установки мембраны, предусмотрены большие производственные допуска.
Фиг.9 представляет собой вид сверху блока 8 выравнивания давления в соответствии с одним из вариантов осуществления, показанных на фиг.2 или 3. Блок 8 выравнивания давления, как уже было описано со ссылкой на фиг.2 и 3, содержит муфту 20, в которую вставляют затворный элемент 21. Затворный элемент содержит сквозное отверстие 29, через которое наружный воздух достигает капилляра упомянутого блока выравнивания давления. Сквозное отверстие 29 может быть выполнено так, что инструмент, например, шестигранник, может входить в зацепление с ним, чтобы привинчивать затворный элемент 21 к муфте 20. Блок 8 выравнивания давления содержит первую часть 8а, которая после сборки блока 8 выравнивания давления расположена в области наружного уплотнения 14, и вторую часть 8b, которая используется для закрепления блока 8 выравнивания давления. В области второй части 8b, предусмотрена коническая часть 27 с резьбой, посредством которой блок 8 выравнивания давления привинчивается к спейсеру.
Фиг.10а-d представляет собой схематическое изображение технологических стадий процесса монтажа блока 8 выравнивания давления в изолирующем стеклопакете I. Фиг.10а показывает изолирующий стеклопакет I отличающийся от изолирующего стеклопакета, показанного на фиг.1а, тем, что на фиг.10а блок 3 выравнивания давления еще не вставлен. В остальном изолирующий стеклопакет I соответствует изолирующему стеклопакету, показанному на фиг.1а. Для большей ясности, на фиг.10а-d влагопоглотитель в спейсере 1 не показан. Для вставки блока выравнивания давления, часть наружного уплотнения 14 удаляют, например, просверливают, чтобы образовать отверстие 17 в наружной поверхности спейсера 1 в области открытого спейсера 1 (фиг.10b). Отверстие 17 образуют так, чтобы блок 8 выравнивания давления в соответствии с фиг.9 можно было вставить в спейсер 1 в области конической части 27. Блок 8 выравнивания давления снабжают окружным участком герметика 7 области конической части 27, непосредственно около первой части блока 8 выравнивания давления (см. фиг.10с). Во время вставки блока 8 выравнивания давления в наружную поверхность спейсера, участок герметика запрессовывают вместе с примыкающими элементами так, что герметик 7 уплотняет отверстие 17 на блоке 8 выравнивания давления и предотвращает проникание воздушного потока через внешнюю сторону блока 8 выравнивания давления. После вставки блока 8 выравнивания давления, участок, окружающий блок 8 выравнивания давления, на котором было удалено наружное уплотнение 14, заполняют герметиком 7 (см. фиг.10d). Для того чтобы герметик не попадал в сквозное отверстие 29 затворного элемента 21, блок 8 выравнивания давления может быть временно снабжен заглушкой (не показанной), которую затем снова удаляют.
Перечень ссылочных позиций
I-изолирующий стеклопакет
1-спейсер
2-поверхности контакта со стеклом
2.1-первая поверхность контакта со стеклом
2.2-вторая поверхность контакта со стеклом
3- поверхность, обращенная внутрь стеклопакета
4-наружная поверхность
5-полая камера
6-проницаемый участок
7-герметик
8-блок выравнивания давления
8а-первая часть блока 8 выравнивания давления
8b-вторая часть блока 8 выравнивания давления
9-мембрана
10-капилляр
11-влагопоглотитель
12-первый стеклянный лист
13-второй стеклянный лист
14-наружное уплотнение
15-внутреннее межстекольное пространство
16-наружное межстекольное пространство
17-отверстие
18-вход для воздуха
19-части капилляра 10
19.1-первая часть капилляра 10
19.2-вторая часть капилляра 10
20-муфта
21-затворный элемент
22-заглушка
23-уголковый соединитель
24-монолитный корпус
25-наружная поверхность блока 8 выравнивания давления
26-внутренняя поверхность блока 8 выравнивания давления
27-коническая часть
28-выемка
29-сквозное отверстие в затворном элементе 21
30-полое пространство
К-общий периферийный край первого стеклянного листа 12 и второго стеклянного листа 13