Самонесущий стеклопакет

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к изолирующему остеклению, в частности к стеклопакету, содержащему по крайней мере два расположенных параллельно друг другу стекла с несущим профилем. Стекпопакет применяется в светопрозрачных конструкциях, содержащих глухое остекление или остекление с открывающейся створкой.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из техники известен способ установки стеклопакетов и других светопрозрачных конструкций в оконные рамы. Рамы служат опорами светопрозрачным конструкциям и являются несущим элементом. Оконные рамы из таких материалов, как пластмасса, алюминий, дерево, сталь и др., рассчитаны на восприятие функциональных и эксплуатационных нагрузок. Жесткость и профилирование рамы обеспечивают несущую способность рамы и достаточное уплотнение створок по контуру. В частности, в рамах уплотнение и фиксация стеклопакета обеспечивается за счет прижимных элементов, которые, в свою очередь, сужают световой проем и создают дополнительное увеличение конструкции. Имеет место влагопроницаемость на стыках уплотнений в промежутках между створкой и стеклянным заполнением, что, в свою очередь, снижает срок службы конструкции и за счет фрезеровки водоотводных каналов и недостаточного уплотнения увеличивает продуваемость конструкции, и, как следствие, приводит к увеличению теплопотерь. Ввиду современных стандартов остекления, имеется технология изготовления стеклопакетов с большим коэффициентом сопротивления теплопередаче, чем оконная рама. Таким образом, в классическом исполнении, помимо уменьшения светового проема, также увеличивается площадь холодной части окна.
Недостатком традиционного остекления является сложность изготовления и потребность в дорогостоящем оборудовании при производстве и соединению профиля. Помимо этого, для каждой толщины стеклопакета требуется свой комплект прижимных планок, номинал которых зависит от выбранного профиля. Важным недостатком классической профильной системы так же можно отметить низкую несущую способность и склонность к провисанию подвижных створок и импостов, так как стеклопакет в створках и импостах устанавливается посредством распирания в раме створки при помощи установочных карт и клиньев, что можно выделить отдельным негативным фактором. На стекло в составе стеклянного заполнения действуют диагональные точечные нагрузки, негативно влияющие на устойчивость к разрушению стекла на крупных форматах остекления, и, как следствие, требуется применение стекол большей толщины и/или использование закаленных стекол.
Из уровня техники известен патент RU 94040708 А1 «БЕЗРАМНОЕ ИЗОЛЯЦИОННОЕ ОСТЕКЛЕНЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ», суть которого состоит в изготовлении стеклопакетов, в составе которых есть стекла и прокладка, образованная формованным элементом, содержащим несколько упругих, жестких на изгиб и скрещивающихся друг с другом филаментов, проходящих перпендикулярно к поверхностям стекол и образующих распорку с силовым замыканием между стеклами.
Недостатком такого рода конструкции можно выделить склонность к разгерметизации. Вследствие разницы давления между внутренним пространством по меньшей мере между двумя оконными стеклами оконной системы и окружением, газ между оконными стеклами расширяться. За счет изменения давления между стеклами, на клеевой слой между оконными стеклами и элементом рамы оконной системы действуют большие силы. Таким образом, в известных из уровня техники окнах с приклеенными оконными стеклами за счет указанных сил часто происходит отделение клеевого слоя, что приводит к отделению оконных стекол.
Таким образом, нарушается герметичность камеры, образованной двумя стеклами, что ведет к уменьшению коэффициента сопротивления теплопередачи и склонность к выпадению конденсата на стеклах как снаружи, так и изнутри.
Еще одним недостатком можно выделить перпендикулярное расположение филаментов относительно стекла, ввиду чего изделие невосприимчиво к изгибающим нагрузкам как в продольном, так и в поперечном сечении, так как перпендикулярно расположенные филаменты хорошо работают на сжатие и растяжение, что как следствие сказывается на меньшей способности к восприятию ветровых и снеговых нагрузок, если стеклянное заполнение используется на кровле.
Также из уровня техники известно, что паронепроницаемость соединения двух элементов обеспечивается неотверждаемым герметикой (например, бутиловым или подобным), использование которого не упоминается в данном патенте. Применение такого герметика является обязательным при изготовлении стеклопакета.
Также, из уровня техники известен патент RU 76058 U1, опубл. 10.09.2008, суть которого состоит в изготовлении оконных конструкций, а именно изготовление специальной формы металлических профилей с возможностью интеграции в них стеклопакетов различных конфигураций, в том числе больших размеров.
Недостатком такой конструкции можно выделить материал, из которого изготавливается профильная система. Профиль выполнен из металла, ввиду чего для обеспечения тепловых параметров требуется установка терморазрывов, что усложняет конструкцию и накладывает ряд ограничений, которые не дают возможности или сильно усложняют изготовление профиля малой ширины. Также металлический профиль может корродировать в атмосферной среде.
Еще одним из недостатков можно выделить невозможность надежной интеграции стеклопакета в профиль методом вклейки. Так как коэффициент линейного расширения стекла отличается от коэффициента линейного расширения металла, ввиду чего в процессе эксплуатации стекло и профиль совершают цикличные движения друг относительно друга, что, в свою очередь, создает срезающие и разрывающие усилия, что со временем сказывается на несущих свойствах вещества, соединяющего профиль и стеклянную конструкции.
Также из уровня техники известен патент RU 2708215 С1, опубл. 04.12.2019, в котором описывается адаптивный изолирующий стеклопакет, с возможностью интеграции его в различные профильные системы. Особенностью исполнения данного стеклопакета является то, что он состоит из по крайней мере двух крайних стекол и как минимум одного центрального, причем два крайних стекла всегда больше центральных. Стекла соединены между собой дистанционными рамками и образуют герметичные камеры. На внутреннюю поверхность каждого из боковых стекол приклеивается профиль из дерева или полимерного материала, состоящий из двух частей, причем для обеспечения прижима между двумя профилями вставляется распирающий профиль.
Недостатком такой конструкции можно выделить следующие аспекты:
- профиль, выполненный из дерева, не обладает однородностью расположения волокон, и соответственно не обладает постоянными прочностными характеристиками по длине профиля.
- профиль, выполненный из дерева, имеет свойства напитываться влагой, в его объеме возможно выпадение конденсата, который со временем способствует изменению прочностных свойств древесины, что, в свою очередь, оказывает влияние на долговечность конструкции;
- профиль, выполненный из полимерного материала, лишен недостатков, описанных в случае профиля из дерева, но также не обладает высокими прочностными характеристиками по отношению, например, к пултрузионным композиционным материалам, в которых преднатянутые нити и/или волокна различного рода выступают в роли армирующего элемента и кратно увеличивают несущую способность и прочностные характеристики материала;
- профиль, состоящий из двух частей при равных габаритных размерах уступает односоставному профилю по прочностным характеристикам, ввиду чего увеличение размера и массы остекления влечет за собой существенное изменение профилей, приклеиваемых ко внутренним поверхностям внешних стекол. Помимо этого, усложняется процесс сборки, так как необходимо позиционировать два профиля, для соблюдения геометрических параметров изделия;
- из-за того, что крайние стекла в данных стеклопакетах всегда больше внутренних, существует проблема сборки таких стеклопакетов на существующих сборочных стеклопакетных линиях. Проблемы связаны с автоматическим позиционированием стекол относительно друг друга и автоматической вторичной герметизацией. Такие проблемы определяют либо ручную сборку стеклопакетов, что замедляет производственный процесс, либо изготовление дорогостоящего дополнительного специального оборудования;
- из-за того, что крайние стекла в данных стеклопакетах всегда больше внутренних, существует проблема уменьшения светового проема ввиду того, что увеличение внешнего стекла (обращенного в сторону улицы) влечет за собой увеличению внешнего профиля системы, либо невозможность использования другого более низкого профиля.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей заявленной полезной модели является изготовление системы профилей из композитного материала на основе нитей стекловолокна и/или углеволокна и/или базальтового волокна и/или других волокон, соединенными между собой связующим веществом на основе эпоксидных, полиуретановых, фенольных, полиэфирных или иных смол и/или их смесей, интеграции стеклянного заполнения в них, проработка технических решений для изготовления оконных систем увеличенной жесткости и несущей способности. В состав связующего вещества возможно добавление различного рода компонентов, изменяющих цвет и/или физико-механические характеристики изделия.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение прочности на изгиб несущего стеклопакета.
Указанный технический результат достигается за счет того, что самонесущий стеклопакет содержит по крайней мере две расположенных параллельно друг к другу стеклянные пластины, соединенные между собой дистанционной рамкой, размещенной по контуру, с образованием герметичного пространства между стеклянными пластинами. Причем внешняя поверхность дистанционной рамки и пространство между внешней боковой поверхностью дистанционной рамки и стеклянными пластинами заполнено слоем герметика первичной герметизации, а между внешними стеклянными пластинами по крайней мере по одной стороне контура стеклопакета в слой герметика первичной герметизации интегрирован несущий профиль с ребрами жесткости и с дополнительной фиксацией на поверхностях внешних стеклянных пластин при помощи слоя герметика вторичной герметизации. При этом несущий профиль изготовлен методом пултрузии из композитного материала, содержащего по крайней мере один наполнитель, выбранный из группы: нити стекловолокна, углеволокна, базальтового волокна текстильных волокон, полимерных волокон, и матрицы, содержащей по крайней мере один компонент, выбранный из группы: термоотверждаемая эпоксидная, полиуретановая, фенольная, полиэфирная смола.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере одной стеклянной пластины нанесен низкоэмиссионный токопроводящий слой.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере стеклянной пластины нанесена пленка с переменной прозрачностью.
По крайней мере одна стеклянная пластина представляет собой двухслойное стекло, состоящее из двух стекол, соединенных между собой слоем из электрохромного ультрафиолет(УФ)-отверждаемого вещества, при этом на каждой поверхности указанных стеклянных пластин, взаимодействующей со слоем из электрохромного УФ-отверждаемого вещества нанесен токопроводящий низкоэмиссионный слой.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере одной стеклянной пластины нанесено мультифункциональное покрытие.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере одной стеклянной пластины нанесено энергосберегающее покрытие.
По крайней мере одна стеклянная пластина представляет собой триплекс, состоящий из по крайней мере двух стекол, соединенных между собой УФ-отверждаемым клеевым слоем или слоем из термопластичного материала.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере одной стеклянной пластины нанесена бронепленка.
В герметичном пространстве, образованное двумя параллельно расположенными стеклянными пластинами, одна из которых обращена внутрь помещения, установлены жалюзи.
Герметичное пространство заполнено инертным газом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - Самонесущий стеклопакет.
1 - стеклянная пластина самонесущего стеклопакета; 2 - дистанционная рамка; 3 - пространство, заполненное герметикой вторичной герметизации; 4 -воздушная камера; 5 - несущий профиль; 6 - профиль рамы; 7 - воздушная камера; 8 - внешний упругий уплотнительный элемент; 9 - внутренний уплотнительный элемент; 10 - средний упругий уплотнительный элемент.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Самонесущий стеклопакет содержит по крайней мере две расположенных параллельно друг к другу стеклянные пластины (1), соединенные между собой дистанционной рамкой (2), размещенной по контуру между стеклянными пластинами (1), с образованием герметичного пространства между стеклянными пластинами (1).
Причем внешняя поверхность дистанционной рамки (2) и пространство между внешней боковой поверхностью дистанционной рамки (2) и стеклянными пластинами заполнено слоем герметика первичной герметизации, а между внешними стеклянными пластинами (1) по крайней мере по одной стороне контура стеклопакета в слой герметика первичной герметизации интегрирован несущий профиль (5) с ребрами жесткости и с дополнительной фиксацией на поверхностях внешних стеклянных пластин (1) при помощи слоя герметика вторичной герметизации. При этом несущий профиль (5) изготовлен методом пултрузии из композитного материала, содержащего по крайней мере один наполнитель, выбранный из группы: нити стекловолокна, углеволокна, базальтового волокна текстильных волокон, полимерных волокон, и матрицы, содержащей по крайней мере один компонент, выбранный из группы: термоотверждаемая эпоксидная, полиуретановая, фенольная, полиэфирная смола.
Несущий стеклопакет может содержать одну герметичную камеру, расположенную между двумя внешними стеклянными пластинами (1), одна из которых обращена внутрь помещения, а другая - наружу. Также несущий стеклопакет может содержать более одной герметичной камеры, при этом между двумя внешними стеклянными пластинами (1) расположена по крайней мере одна внутренняя стеклянная пластина (1).
В несущем профиле (5) могут быть выполнены: пазы для установки оконной фурнитуры, пазы для упругих уплотнительных элементов, пазы для прокладки проводов, и/или полости и/или пазы иного назначения, например, воздушная камера (4), выполняющая функцию терморазрыва, следовательно, несущий профиль (5) не склонен к промерзанию и коррозии. Также воздушная камера (7), расположенная в профиле рамы (6) выполняет туже функцию, что и воздушная камера (4).
В качестве герметика применяют силиконовые, тиоколовые, полиуретановые герметики вторичной герметизации.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере одной стеклянной пластины (1) (одной из внешней или одной из средней) нанесен низкоэмиссионный токопроводящий слой. На поверхность указанного слоя с помощью лазера может быть нанесен рисунок в виде геометрических фигур и/или линий, причем эти геометрические фигуры и/или линии выполнены для изменения электрического сопротивления изделия, что, в свою очередь, влияет на электрическую мощность изделия. Для обеспечения токоподвода к токопроводящему низкоэмиссионному слою, на поверхность низкоэмиссионного токопроводящего слоя методом газодинамического напыления порошковых металлов или иным методом нанесены токоведущие шины, к которым методом пайки или иным методом присоединены контактные провода. При пропускании электрического тока через низкоэмиссионный токопроводящий слой, его поверхность нагревается и происходит передача тепловой энергии посредством инфракрасного излучения.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере стеклянной пластины (1) (одной из внешней или одной из средней) нанесена пленка с переменной прозрачностью (PDLC-пленка). PDLC-пленка содержит контактные площадки из металлической медной фольги с присоединенными методом пайки или иным методом контактными проводами. При пропускании электрического тока через такую пленку изменяется прозрачность светопрозрачной конструкции.
По крайней мере одна стеклянная пластина (1) (одна из внешней или одна из средней) представляет собой двухслойное стекло, состоящее из двух стекол, соединенных между собой слоем из электрохромного УФ-отверждаемого вещества, при этом на каждой поверхности указанных стеклянных пластин, взаимодействующей со слоем из электрохромного УФ-отверждаемого вещества нанесен токопроводящий низкоэмиссионный слой. По периметру каждого из двух стеклянных пластин (1), на поверхности с нанесенным низкоэмиссионным покрытием, нанесены методом газодинамического напыления порошковых металлов или иным методом токоведущие шины, к которым методом пайки или иным методом присоединены контактные провода. Расположенные таким образом стеклянные пластины (1) соединены друг с другом посредством электрохромного УФ-отверждаемого вещества, который при протекании через него электрического тока изменяет способность светопропускания.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере одной стеклянной пластины (1) (одной из внешней или одной из средней) нанесено мультифункциональное покрытие, позволяющее отражать инфракрасные излучение (солнечные лучи), проникающие с улицы, так и отражать инфракрасное излучение от накопленного тепла в помещении, что позволяет более отчетливо разделять микроклимат в помещении от условий улицы.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере одной стеклянной пластины нанесено энергосберегающее покрытие.
По крайней мере одна стеклянная пластина представляет собой триплекс, состоящий из по крайней мере двух стекол, соединенных между собой УФ-отверждаемым клеевым слоем или слоем из термопластичного материала, например, EVA (Этиленвинилацетат) или PVB (Поливинилбутираль). Благодаря наличию в составе стеклопакета такого триплекса стеклопакет может обладать свойствами шумоизоляции и/или взломостойкости.
На внешнюю или внутреннюю поверхность по крайней мере одной стеклянной пластины нанесена бронепленка, благодаря наличию которой стеклопакет обладает взломостойкостью и/или бронезащитой.
В герметичном пространстве, образованное двумя параллельно расположенными стеклянными пластинами, одна из которых обращена внутрь помещения, установлены жалюзи, содержащие ламели, расположенные внутри герметичного пространства и механизм управления жалюзи, управляемый магнитным, электрическим, механическим или иным способом за пределами герметичной камеры стеклопакета.
Герметичное пространство заполнено инертным газом: гелий, аргон и др.
Далее приведем описание сборки светопрозрачной конструкции в виде однокамерного стеклопакета для открывающейся створки.
Изготовленные методом пултрузии несущий профиль (5) и профиль рамы (6) режутся торцевой пилой с алмазным диском под необходимым углом и определенного размера, в соответствии с необходимым размером окна (светопрозрачной конструкции). Профиль рамы (6) и несущий профиль соединяется в местах запилов при помощи угловых соединителей. Стык профилей (5, 6) может герметизироваться при помощи силиконового или иного подходящего УФ-стойкого герметика.
Далее (для однокамерного стеклопкета) для открывающейся створки вырезаются две стеклянные пластины (1), исходя из размеров конструкции и формулы стеклопакета, причем внешние стеклянные пластины (1), одна из которых обращена внутрь помещения, а другая - наружу могут иметь выкрашенные (и/или обработанные иным способом) выступы по периметру. Выступы стекол могут быть изготовлены как для обеспечения примыкания створки к неподвижной раме, так как на них может быть установлен, например, уплотнительный упругий элемент, так и для скрытия слоев герметизации и/или дистанционных рамок и/или импостов, что придает конечному изделию эстетичный вид.
Две внешние стеклянные пластины (1) соединяются при помощи дистанционной рамки (2), на которые нанесен герметик, образующий слой первичной герметизации. Затем на внешнюю поверхность дистанционной рамки наносят герметик с образованием слоя вторичной герметизации между стеклянными пластинами (1), в который вклеивается несущий профиль (5) и дополнительно фиксируется на поверхностях внешних стеклянных пластин при помощи герметика, при этом каждая стеклянная пластина (1) в составе стеклопакета, каждый дистанционная рамка и несущий профиль связаны между собой одним слоем вторичной герметизации и образуют связанную систему повышенной жесткости, в которой каждый элемент принимает часть общих эксплуатационных нагрузок. Собранный стеклопакет вставляется в собранную раму из профилей (6) и закрепляется в ней при помощи петлей и механизма открывания/закрывания створки. Несущий профиль (1) содержит внешний упругий уплотнительный элемент (8), а профиль (6) рамы содержит средний упругий уплотнительный элемент (10), предназначенные для герметизации открывающейся створки с наружной стороны (например, со стороны улицы). На внутренней поверхности стеклянной пластины (1), обращенной внутрь помещения, закреплен внутренний упругий уплотнительный элемент (9), предназначенные для герметизации открывающейся створки с внутренней стороны (например, со стороны помещения). Внешний (8) и внутренний (9) упругие уплотнительные элементы расположены на подвижной части конструкции. Такое расположение дает возможность изготовления внешнего упругого уплотнительного элемента особой конфигурации, а именно комбинированный уплотнительный профиль обхватывающего типа с капельным отливом, при которой вероятность попадания капель, к примеру, дождевых в пространство между рамой и стеклопакетом сводится к минимуму, такого эффекта невозможно достичь при установке уплотнителя на неподвижной части рамы.
Профиль, изготовленный методом пултрузии, в свою очередь, влечет увеличение жесткости профиля, при этом в отличие от ПВХ профилей и сравнимых с алюминиевыми системами по прочности, обладает лучшими тепловыми характеристиками. В отличие от алюминиевых профильных систем, профиль, изготовленный методом пултрузии, в своем составе может иметь воздушные камеры, которые выполняют функции терморазрыва, а сам материал профиля не склонен к промерзанию и коррозии. Таким образом, существует возможность изготавливать менее массивные профильные системы, сравнимые по прочности с классическими профильными системами аналогичных размеров, или превосходящие их.
Фильера для вытягивания профиля методом пултрузии устроена таким образом, что в ней могут быть учтены фурнитурные пазы, пазы для уплотнений, воздушные камеры, выступающие в роли терморазрыва, ребра жесткости, работающие на скручивание и/или изгиб, тем самым придающим стойкость изделия к различным нагрузкам.
Существует возможность изготовления однокамерного, двухкамерного или трехкамерного стеклопакета с интегрированным во вторичном слое герметизации несущего профиля. Такое решение дает возможность установки стеклопакета с интегрированным несущим профилем в неподвижную раму. Несущий профиль может иметь специальные пазы для установки фурнитуры и/или резиновых уплотнений для обеспечения подвижности створки и герметичности примыкания ее при закрывании. Несущий профиль обладает высокой жесткостью, его можно применять вместо классической ПВХ и алюминиевой рамы, используемой для подвижных и неподвижных створок окна.
В области строительстве существует проблема в остеклении фасадов и кровли листами стеклянного заполнения больших размеров. Эти проблемы связаны с тем, что ветровые и снеговые нагрузки, воздействующие на стеклянное заполнение, влекут за собой возведение сложных, тяжелых и дорогостоящих конструкционных решений.
Использование технологии позволяет изготавливать фасадные и кровельные светопрозрачные конструкции повышенной жесткости на изгиб, соответственно, способных к восприятию больших ветровых и снеговых нагрузок, по сравнению с классическим стеклянным заполнением конструкций, без существенного увеличения массы стеклянного заполнения. Сборка стеклопакетов по такой технологии дает возможность собирать такого рода стеклопакеты на классических стекло пакетных линиях сборки, в том числе с автоматической вторичной герметизацией. Таким образом, жесткость элементов такого стеклянного заполнения позволяет использовать более легкие конструкции возведения фасадного и кровельного остекления, с такими функциями как электрообогрев помещения, снеготаяния, переменной прозрачностью, изменения светопропускания, в том числе больших размеров.
Интегрирование несущего профиля с ребрами жесткости и с дополнительной фиксацией на поверхностях внешних стеклянных пластин при помощи слоя герметика вторичной герметизации, позволяет профилю испытывать ударные, изгибающие, скручивающие нагрузки, при этом не передавая их напрямую ни одному из стекол стеклопакета. Все нагрузки, испытываемые несущим профилем, передаются на стекла через герметик вторичной герметизации, который имеет четко выраженные свойства упругости. Таким образом, герметик вторичной герметизации является демпфирующим элементом, что позволяет стеклопакету с несущим профилем испытывать ударные, изгибающие, скручивающие нагрузки без разрушения целостности стекол стеклопакета, что, в свою очередь, повышает прочность светопрозрачной конструкции, по сравнению с профилем, в который вставляется по крайней мере одно стекло стеклопакета, которое принимает нагрузки на кромку стекла, которая, в свою очередь, является самой склонной к разрушению частью стеклянной пластины.
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант ее осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие ее сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченной по объему только нижеследующей формулой полезной модели.