МНОГОСЛОЙНОЕ ЭЛЕКТРООБОГРЕВАЕМОЕ ВЕТРОВОЕ СТЕКЛО

Полезная модель относится к изделиям из многослойных электрообогреваемых стекол, в частности, ветровых, предназначенных для стационарного ударопрочного остекления транспортных средств, в частности, локомотивов.
Известны:
многослойное ветровое стекло для транспортных средств, включающее наружный и внутренний листы стекла, соединенные между собой склеивающим слоем, расположенный между листами по периметру стекла проводник, для приема радиоволн, в изолирующем слое образующем уплотнение, с двумя изолированными друг от друга выводами в виде электродов [патент РФ №2025297, В60J 1/02, Н01Q 1/32, С03С 27/12];
- многослойное изделие остекления из упрочненных силикатных стекол, содержащее, последовательно, наружный слой, с нанесенным токопроводящим покрытием, и внутренний слой, склеенные между собой поливинилбутиралем, и тыльный слой из упрочненного ионным обменом натрий - кальций силикатного стекла толщиной 3-6 мм, жестко склеенный с внутренним слоем полиуретанакрилатным эластомером [авт.свид. СССР №1299071, С03С 27 /12, В32В 17/06].
Так же известны:
- оконный блок содержащий стеклопакет, взаимодействующие с ним уплотняющие, направляющие и прижимные элементы, поджимные крепления и U-образную установочную раму [авт.свид. СССР №1699839, B61D 25/00];
- остекление закрепляемое с использованием клеящего вещества и установки накладок [авт.свид. СССР №1779228, B60J 10/02];
- остекление транспортных средств, при котором кромки стекла (блока остекления) выполняют по периметру с фаской и с расширением внутрь корпуса, кромки оконного проема имеют клиновую выемку с притупленной наружной кромкой и образованием «невыпадающего» положения стекла, фаска и поверхность стекла в месте контакта с герметизирующим заполнителем матированы [Патент РФ №2161568, В60J 1/02, В61D 25/00].
Однако, такие стекла, особенно для территорий с влажным климатом или в холодное время года, подвержены не только влажным осадкам, но и образованию или отложению на поверхности стекла инея, снега, льда.
Известно многослойное электрообогреваемое стекло, содержащее три параллельно расположенных листовых стекла, наружное толщиной 6-8 мм, внутреннее толщиной 5,5-6,5 мм, тыльное толщиной 2-3 мм, и промежуточные склеивающие слои из поливинилбутираля, при этом на поверхности внутреннего стекла, обращенной к наружному (внешнему) стеклу, нанесено токопроводящее покрытие на основе окиси олова с силикатно-серебряными шинами электропитания, а наружное и тыльное стекла упрочнены в расплаве нитрата калия при 440±10°С в течение 6-18 ч [Патент РФ №2204535, С03С 27/12, В31В 17/10].
Такое многослойное электрообогреваемое стекло за счет повышенной пропускной способности длинноволнового теплового излучения имеет незначительное энергосбережение, не предусматривает регулирование и поддержание заданной температуры, к тому же, имея определенную ударопрочность, не обладает достаточным противоосколочным свойством,
требуемым для ветрового остекления локомотива, когда вероятность попадания в стекло небольших твердых предметов намного выше вероятности попадания массивных тел, что снижает срок службы такого многослойного стекла.
Задачей предлагаемого технического решения является создание надежной конструкции компактного многослойного электрообогреваемого стекла, для остекления транспортных средств, обладающего противоударным и противоосколочным свойством, обеспечивающим высокие оптические характеристики - прозрачность, с возможностью регулирования и поддержания заданной температуры нагрева и экономии тепловой энергии, в частности, для использования при остеклении ветровых стекол кабины машиниста локомотивов, простых и безопасных в эксплуатации.
Техническая задача решается устройством многослойного электрообогреваемого ветрового стекла, содержащего стеклопакет, состоящий из нескольких, предпочтительно из трех, листовых стекол различной толщины, параллельно размещенных и склеенных между собой, с низкоэмиссионным твердым покрытием внутрь межстекольного пространства, при этом наружное стекло может быть силикатным, тыльное стекло на наружной поверхности имеет нанесенную защитную упрочняющую пленку из прозрачного полиэстера, на внутреннюю поверхность тыльного стекла и на обращенную к ней поверхность внутреннего стекла нанесены токопроводящие покрытия (допускается нанесение токопроводящего покрытия с обоих сторон стекол внутри стеклопакета), имеющие пленочные контактные площадки электропитания, предпочтительно толщиной не более 0,05-0,5 мм и шириной от 2 до 25 мм, выполненные из проводниковой пасты либо припойной пасты (припоя), соединенные электропроводниками (малого сечения) с разъемом на закрепленной на наружной поверхности тыльного стекла бобышки, по периметру токопроводящих покрытий, между стеклами, размещен замкнутый электроизолирующий контур, при этом стекла склеены заливкой
между стекол фотоотверждаемой полимерной композиции, представляющей собой раствор простого полиэфира в метилметакрилате и фотоинициатор в качестве ультрафиолетового отверждающего компонента, образующей прозрачный слой, предпочтительно толщиной 0,5-3,5 мм, а концевые зазоры между стеклами по периметру стеклопакета, закольцованы гидроизолирующей прокладкой. Форма стекол (и собственно стеклопакет), по периметру, может быть прямоугольной либо эллипсообразной, конфигурация, количество и толщина листовых стекол, толщина склеивающего слоя, выбираются с учетом установочных размеров обрамляющей (установочной) рамы остекления транспортного средства и задаваемой ударостойкости. В обрамляющей раме по внутреннему обводу выполнен направляющий П-образный либо U-образный паз под установку стеклопакета в уплотняющем элементе - герметизирующей прокладке, имеющей симметричное пазу П-образное либо U-образное сечение, внутри уплотняющего прокладки стеклопакет фиксируется в установочной раме и закрепляется в «невыпадающее» положение средством крепления с прижимными и поджимными элементами, обеспечивая стационарное и герметичное закрепление стеклопакета. Кроме того стеклопакет содержит, размещенные между наружным и внутренним стеклами в склеивающем слое, термодатчик с электропроводниками (малого сечения), подсоединенными к разъему, через который токопроводящие покрытия стеклопакета электрообогреваемого стекла и термодатчик коммутационно подключены к электронной системе контроля и управления электрообогревом, входящей в оснащение многослойного электрообогреваемого ветрового стекла.
Применение в устройстве низкоэмиссионных стекол с твердым металлооксидным покрытием (К-стекло, с тонким слоем из прочных и атмосферостойких оксидов титана, олова, индия), помимо стойкости к внешним воздействиям, воздействию абразивных материалов, обеспечивает прохождение в помещение (кабину, салон) коротковолнового, солнечного излучения (наружного освещения), препятствуя выходу длинноволнового
теплового (инфракрасные волны) излучения, например, от внутренних отопительных приборов, что снижает теплопотери, позволяя экономить на обогреве помещения, а применение низкоэмиссионных стекол в качестве внутреннего стекла в стеклопакетах с покрытием внутрь межстекольного пространства, создает условия для нагрева внутренней поверхности, что уменьшает конденсацию и конвенцию, вызванные разностью температур.
Применение в качестве конструктивного элемента защитной ударостойкой (противоосколочной) и взрывобезопасной с антицарапинным слоем пленки из прозрачного полиэстера, способствуют упрочнению конструкции электрообогреваемого стекла.
Применение в качестве конструктивного элемента пленочных контактных площадок электропитания из проводниковой пасты либо припойной пасты (припоя) пленочным поверхностным монтажом обеспечивает малый зазор между стеклами внутри стеклопакета, снижая его толщину.
Применение в качестве конструктивного элемента склеивающего слоя фотоотвержденной ультрафиолетовым облучением полимерной композиции из раствора простого полиэфира в метилметакрилате, заливаемой в межстекольное пространство, наряду с повышенной устойчивостью к динамическим нагрузках, сохраняет прозрачность многослойного стекла.
Наличие электронной системы управления электрообогревом с датчиком температуры (терморезистор либо термопара), размещенного непосредственно в межстекольном пространстве, обеспечивает эффективно, в автоматическом режиме, регулировать и поддерживать заданное значение температуры электрообогреваемого стекла.
Техническое решение поясняется на примерах его выполнения. На чертежах изображено:
фиг.1 - стеклопакет многослойного электрообогреваемого ветрового стекла, разрез А-А фиг 2 без установочной рамы остекления;
фиг.2 - а) общий вид установочной рамы остекления транспортного средства; - б) общий вид средства крепления, разрез Б-Б;
фиг.3 - структурная схема системы управления электрообогревом.
Многослойное электрообогреваемое ветровое стекло включает стеклопакет 1, содержащий наружный 2, внутренний 3 и тыльный 4 стеклянные листы, склеивающие слои 5, расположенные между стеклянными листами для соединения их между собой, пленку защитную 6 на наружной поверхности тыльного листа 4, токопроводящие покрытия 7 на внутренней поверхности тыльного листа 4 и на поверхности внутреннего листа 3, обращенной к тыльному листу 4, контактные площадки электропитания 8 с электропроводниками 9, электроизолирующий контур 10, гидроизолирующие прокладки 11, термодатчик 12 с электропроводниками 13, бобышку 14 с разъемом 15, регулятор управления электрообогревом 16, установочную раму остекления 17 с выполненным по обводу рамы направляющим пазом 18, внутри которого размещена уплотняющая прокладка 19, средство крепления 20 с прижимными 21 и поджимными 22 элементами.
Данное техническое решение устройства иллюстрируется следующими примерами конкретного исполнения:
Пример 1. В многослойном электрообогреваемом стекле, состоящем из трех, параллельно размещенных, листовых стекол, в качестве наружного стекла используется простое силикатное стекло номинальной толщиной 10 мм, и стекла с низкоэмиссионным твердым покрытием (К-стекло) по ГОСТ 30733-2000, номинальной толщиной по 6 мм каждое, внутреннее, с защитным ударостойким взрывобезопасным пленочным покрытием торговой марки ARM-200 производства компании Hanita Cjatings, и среднее, оба стекла имеют обращенные друг к другу токопроводящие покрытия, замкнутые электроизолирующим контуром из термоусадочной трубки, с пленочными контактными площадками электропитания, толщиной 0,1 мм и шириной 10 мм, на основе оловянно-свинцово-кадмиевого припоя
2
ПОСК 50-18 по ГОСТ 21930-76, при этом все стекла между собой соединены (склеены) фотоотверждаемой полимерной композицией по ТУ 2435-002-32587395-96, представляющей собой раствор простого полиэфира в метилметакрилате и фотоинициатор в качестве УФ-отверждающего компонента, концевые зазоры между стеклами по периметру многослойного стекла закольцованы гидроизолирующей влагостойкой прокладкой из поджатой полихлорвиниловой трубки по МРТУ 6-05-919-63 наружным диаметром в свободном положении 3 мм, для подвода электропитания на внутренней стороне внутреннего стекла установлена бобышка с разъемом, к которой выведены провода электропитания марки МГТФ, для подсоединения с шинами электропитания сечением 0,35 мм, для связи с термодатчиком, размещенным между внешним и внутренним стеклом, сечением 0,20 мм, предварительно, до наложения склеивающей композиции, выложенными между стеклами. Изготовленный стеклопакет подвергался динамическим испытаниям, под прямым углом ударом камнем массой 0,5 кг на скорости до 112 м/с (400 км/ч) с энергией удара до 3140 Дж, - при этом на многослойном электрообогреваемом стекле не было отмечено каких либо разломов и деформаций, препятствующих применению стекла по прямому назначению.
2
Пример 2. Наружному, среднему и внутреннему стеклам при изготовлении стеклопакета (блок остекления) по примеру 1, изначально придана форма неправильных параллелограммов, с закруглениями на углах радиусом 45 мм, внешние размеры которых (мм, верхний 1017-2, нижний 979-2, по вертикали 820-2) соответствуют оконному проему установочной рамы правого лобового (ветрового) стекла кабины машиниста пассажирского электровоза ЧС7 (левое лобовое стекло кабины электровоза полностью симметрично правому в зеркальном отражении), при этом токопроводящие покрытия, размещаемые, между контактными шинами электропитания, в нижней части стеклопакета (зона обогрева), выполнены в виде прямоугольника размером 900×600 мм (0,54 м), между. Кромка стеклопакета по периметру выполнена перпендикулярной плоскости, под
2
П-образный направляющий паз внутреннего обвода установочной рамы, имеет ширину, складывающуюся из номинальной толщины стекол (мм, 10+6+6) и склеивающих слоев (мм, 2+2), соответствующую П-образному пазу, с учетом толщины технологического уплотняющего элемента - П-образной герметизирующей (резиновой) прокладки, размещаемой в П-образном пазу по обводу установочной рамы, внутри которого стеклопакет фиксируется в установочной раме и закрепляется в «невыпадающее» положение средством крепления с прижимными и поджимными элементами, обеспечивая стационарное и герметичное закрепление непрямоугольного стекла. При подаче по электрической схеме системы управления электрообогревом напряжения постоянного тока 50 В (соответствует напряжению в низковольтных цепях сети 50 В электровозов ЧС7, предназначеных для питания приборов безопасности и управления), потребляемая мощность составила 470 Вт, сопротивление нагревательного элемента 10,7 Ом, равномерность нагрева (при 40°С)±5%, удельная выделяемая мощность 880±50 Вт/м. Электротехнические характеристики многослойного электрообогреваемого стекла отвечают практическим требованиям применительно к лобовому стеклу кабины машиниста пассажирского электровоза ЧС7, многослойное электрообогреваемое ветровое стекло способствует теплосбережению (энергосбережению), обеспечивает требуемую прозрачность, предотвращает образование или отложение на поверхности стекла инея, снега, льда или влажных осадков, соответствует отраслевым нормам безопасности, установленным НБ ЖТ ЦТ-ЦЛ 135-2003 (пункты 1.1, 2-4) для железнодорожного транспорта, в частности, для остекления лобовой кабины машиниста тягового подвижного состава.
Пример 3. Конструкция многослойного электрообогреваемого стекла, включающая те же конструктивные элементы, что приведены в примере 1, за исключением того, что состоит из двух, параллельно размещенных, листовых стекла с низкоэмиссионным твердым покрытием, толщиной 3 либо 4 мм
каждое, с размещением термодатчика с проводами электропитания между стеклами, - такое электрообогреваемое стекло с уменьшенной толщиной, сохраняет устойчивость к динамичным нагрузкам, используется как бронестекло для остеклении легковых транспортных средств.
Конструктивное решение устройства многослойного электрообогреваемого стекла позволяет увеличить срок службы остекления транспортных средств, при сохранении высоких оптических характеристик, устойчивости к механическим и атмосферным воздействиям, обеспечивает энергосбережение.