聯動斜楔式平開密封窗設計研究報告

吳容坤 符寶鼎 呂金文 楊嚴

摘要：針對現有的平開塑鋼窗，提供一種全密封平開塑鋼窗，在原有型材搭接空間內設置新的帶有斜楔軌跡的密封板，整體裝置通過執手的動作，密封和鎖窗同步進行，在改善密封性的同時也能夠起到增加安全性的效果，實現抗風，防濕，保暖和隔聲的特性。

關鍵詞：平開窗密封；斜楔壓緊；聯動裝置

Research Report on the design of linkage wedge type flat open sealing window

WuRongkunFuBaodingLüJinwenYangYan

Liaoning university of technologyLiaoningJinzhou 121001

Abstract：in view of the existing flat open model steel window，window provides a fully sealed flat open，set in the original profile lap space with inclined wedge trajectory of sealing plate is new，the whole device by holding the hand movements，sealing and locking synchronized window，at the same time of improving sealing can also play a role in increasing the effect of the security，realize the wind resistance，moisture proof，heat preservation and sound insulation properties.

Key words：casement Windows sealed； Inclined wedge pressure； linkage

相關調查數據表明，隨著居住條件的改善和對節能、環保的日益重視，平開式塑鋼窗將越來越受到青睞，其以密封性、通風性、隔音、保溫、抗滲性等優點更多的被廣泛應用，尤其是其密封性較推拉式更為出眾，可達5級。[1-2]但在實際使用時依然存在冬季進灰夏季滲水等情況，影響衛生情況。[3]

其原因是個別時期，尤其是我國北方冬季取暖期的到來，灰塵較細較多，在關窗時由于窗扇被鎖點斜楔收緊，正面擠壓密封圈形成密封，對密封空間形成壓縮，開窗時由于密封圈回彈，使密封空間具有一定的真空度，造成窗外灰塵回吸，故仍有提高密封性的必要，改善環境衛生。[4]

目前，對平開式塑鋼窗密封性的提升辦法主要是增加窗體密封空間層數，原有兩層密封增加為三層，提高密封性同時增加了窗體厚度，提高了成本，同時灰塵回吸問題依然存在。因此在不影響窗體安全、玻璃密封等性能，不改變尺寸規格的前提下，如果能夠實現密封性能的提升，對改善生活衛生環境具有一定的意義。[5]

1 研究內容

針對現有的平開塑鋼窗采用內外雙層密封圈密封形成隔離密封室的結構，在不影響安全使用的前提下，對其進行密封性能的提升改造設計。在窗扇側面設計一聯動鉸桿機構，在窗框內側面厚度方向增加三元乙丙密封膠條，通過窗扇上鎖窗執手的運動驅動桿機構聯動，帶動窗扇側面的密封壓桿壓緊壓入窗框內側密封條中，增加隔離空間，同時形成迷宮式密封，提升密封效果。

研究內容：

①原有平開密封窗鎖死傳動件空間結構改造。

②聯動鉸桿密封裝置的設計制作。

③框體內側密封膠條設計安裝。

④密封壓桿結構及壓緊方式的設計。

解決的關鍵問題：

①窗扇窗框搭接空間有限，如何有效利用空間實現聯動裝置的安裝。

②聯動裝置的同步性，運動靈活性。

③聯動桿機構中密封壓桿的結構，壓緊方式對密封條使用壽命、密封性能的影響。

④窗扇多為雙玻結構，改造對玻璃密封的影響。

2 工作原理和方案設計

2.1 窗體整體布局設計

以手動旋轉扳手輸入動力，帶動推銷向上滑動，通過斜楔機構組成的脹緊聯動機構傳遞動力，拉桿連接實現在窗體內框搭接，實現密封板聯動裝置運動，使四個密封板在水平、豎直滑道方向上同時聯動，向外脹緊窗體，實現密封膠條與外框形成無縫隙密封，如圖1.[6-8]

1、傳動器 2、推銷 3、執手側封板 4、橫向動力拉桿5、柳釘 6、橫向密封板 7、六角頭螺栓 8、縱向動力拉桿 9、縱向執手對稱側密封板 10、開口銷11、兩端帶孔導向柱

圖1 聯動斜楔式平開密封裝置布局圖

2.2 傳動器裝置設計

人手作用于驅動鎖頭旋轉扳手，通過齒輪齒條傳動機構，使下驅動板在槽內上下運動，推動推銷，如圖2，通過斜楔機構向外推執手側密封板達到脹緊目的。[9]

1、傳輸齒輪 2、傳動器安裝孔 3、下驅動板 4、上定位板 5、擋環 6、階梯鉚釘

7、鎖銷快 8、定位孔 9、滑移槽 10、定位孔 11、滑移槽

2.3 側密封板裝置設計

動力由執手旋轉經傳動器，帶動與密封板連接的銷直線運動，密封板楔形軌跡沿直線運動，使運動方向改為向外脹緊運動，如圖3，箭頭方向分別表示銷的運動方向和密封板的運動方向。在脹緊執行中，經計算，密封板沿圖示方向行進7mm.

2.3.1 運動行程設計計算

（1）自鎖角度分析。

斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿足下式。

F1 >FRX

F1 = FJ tanΦ1

FRX = FJ tan（α-Φ2）

tanΦ1 > tan（α-Φ2）

即 Φ1 > （α -Φ2）

或a<Φ1 +Φ2

一般Φ=Φ1 =Φ2 =8～12°，故當α<17～25°時自鎖，一般取α=11～16°，如圖4.[11]

（2）參數設計。

豎直行程軌跡行程S1=20mm，需向右水平方向移動7mm，在傾角允許范圍內，在兩端開設兩豎直行程，以方便自鎖，及tanα=0.35。如圖5所示。

密封板長小于扇框2mm，寬w=30mm，厚d=2mm；

本設計在密封板兩端鉆孔，作為與其余端密封板連接的螺栓孔，一個直徑為4的孔，一個半徑為2的槽型孔，為避免加工中拉桿孔與密封板孔的加工誤差而設計槽型孔。

2.4 參數設計

上端水平行程軌跡總行程S2=7mm，需向右水平方向移動4mm。及tanα=0.57，密封板長小于上扇框2mm，寬w=25mm，厚d=2mm；拉桿長為254mm，寬為8mm，厚為2mm。

本設計為更好的實現特定密封功能，采用上端與下端密封裝置對稱機構，及下側密封板與上側密封板加工要求相同，安裝位置相反。運動行程S3=S2，此設計不僅使運動平衡穩定，還為加工制作過程減少了一定的時間和生產費用，減少了多側密封的加工和安裝技術要求，固下端裝置的設計與上端相同，運動方式相同，但在塑鋼窗體內運動方向相反。[12]

2.5 扳手對稱側密封板設計

動力和運動行程由上側密封板和下側密封板向外脹緊運動提供，通過上下兩個聯動拉桿連接，與執手對稱側密封板鉚釘鎖死，按密封板斜楔軌跡沿直線運動，使密封板運動方向改為向外脹緊運動，如圖6，箭頭方向分別表示銷的運動方向和密封板的運動方向，下端結構與上端完全對稱，共同實現密封板的外脹。[13]

3 側動力拉桿校核

利用ansys軟件對側動力拉桿進行分析，得到拉桿變形情況如圖7，拉桿位移變化如圖8。由動力拉桿工作需要，經分析，拉桿符合要求。[14]

4 結論

筆者針對現有的平開塑鋼窗采用內外雙層密封圈密封形成隔離密封室的結構，在不影響安全使用的前提下，對其進行密封性能的提升改造設計。雖然這個設計還存在不足，但還會繼續改進。

參考文獻：

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