單曉坤 鄭金輝

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一款新型的多功能防護(hù)窗，主要研究其多功能技術(shù)要求，設(shè)置符合功能使用的防盜窗機(jī)械、機(jī)電裝置，使其能實(shí)現(xiàn)防盜窗的防盜功能和逃生功能，并利用CAD軟件設(shè)計(jì)出防盜窗的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使其能滿足載人逃生需求。

關(guān)鍵詞：新型防護(hù)窗；機(jī)械結(jié)構(gòu)；逃生功能

中圖分類號(hào)：TU111.21；TU228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）17-0040-03

Research on Design Scheme of the New Multifunction Protective Window

SHAN Xiaokun ZHENG Jinhui

Abstract： This paper designed a new multi-function protection window， mainly studying its multi-function technical requirements， setting up the anti-theft window machinery and mechanical and electrical equipment that conforms to the function， so that it could realize the anti-theft function and escape function of the anti-theft window， and used the CAD software to design the mechanical knot of the anti-theft window， so that it could meet the needs of the manned escape.

Keywords： new protective window；mechanical structure；escape function

早期國(guó)內(nèi)隨處可見(jiàn)的防盜窗都是固定在墻體上的，當(dāng)火災(zāi)或其他危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)，會(huì)導(dǎo)致安全通道受阻，防盜窗固定安裝的結(jié)構(gòu)阻礙了受困人員逃生。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)防盜窗廠家現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在帶有救生裝置的防盜窗，可以在緊急情況下打開(kāi)提供逃生通道，但這些可活動(dòng)的防盜窗仍然存在火災(zāi)發(fā)生時(shí)有毒氣體無(wú)法通過(guò)防盜窗將其隔絕、沒(méi)有火情報(bào)警裝置等諸多弊端，這類防盜窗難以為受困人員提供臨時(shí)的避難場(chǎng)所，因此其救助效果甚微[1-4]。本文研究的新型多功能防護(hù)窗的矩形窗框、上防護(hù)欄、下防護(hù)欄、裝置盒、蜂鳴器、傳動(dòng)裝置、遮煙幕布、鎖閉裝置和控制器的機(jī)械、機(jī)電結(jié)構(gòu)和防護(hù)窗使用功能設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)防護(hù)窗的防盜功能和逃生功能。當(dāng)室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，防盜窗能起到避難作用，且能隔絕有毒氣體，并通過(guò)火災(zāi)報(bào)警裝置幫助受困人員被及時(shí)發(fā)現(xiàn)從而得到救援。由于當(dāng)前國(guó)內(nèi)防盜窗產(chǎn)品尚不具備以上功能，因此其具有良好的市場(chǎng)推廣前景。

1 新型多功能防護(hù)窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

1.1 新型多功能防護(hù)窗的結(jié)構(gòu)

本文主要設(shè)計(jì)和研究一種新型多功能防護(hù)窗，采用CAD相關(guān)軟件設(shè)計(jì)防護(hù)窗的載人逃生機(jī)械結(jié)構(gòu)框架，以使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[5]。新型防護(hù)窗的結(jié)構(gòu)主要由矩形窗框、上防護(hù)欄、下防護(hù)欄、裝置盒、蜂鳴器、傳動(dòng)裝置、遮煙幕布、鎖閉裝置和控制器9大部分組成。新型多功能防護(hù)窗的實(shí)例機(jī)械結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

注：2.上防護(hù)欄；3.下防護(hù)欄（31.外框架；32.上護(hù)欄；33.下護(hù)欄）；4.伸縮裝置；5.裝置盒（51.太陽(yáng)能電池板；52.蜂鳴器）；9.控制器；10.手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置；11.上邊框；12.側(cè)邊框（121.側(cè)邊框最外面一節(jié)；122.側(cè)邊框最里面一節(jié)）；13.下邊框；72.遮煙幕布外端；a.鎖閉裝置。

1.2 新型防護(hù)窗的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

新型多功能防護(hù)窗的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案說(shuō)明如下。

①矩形窗框。矩形窗框的上邊框固定設(shè)置在墻壁上，側(cè)邊框?yàn)槎喙?jié)伸縮臂結(jié)構(gòu)，側(cè)邊框最外面一節(jié)與墻壁固定，矩形窗框的下邊框與側(cè)邊框的最里面一節(jié)固定連接[6]。

②上防護(hù)欄，與矩形窗框的上邊框和側(cè)邊框最外面一節(jié)固定連接。

③下防護(hù)欄，通過(guò)伸縮裝置與矩形窗框的側(cè)邊框和下邊框固定連接。

④裝置盒，固定設(shè)置在矩形窗框的上端與所述墻壁固定連接，裝置盒上設(shè)置有太陽(yáng)能電池板，通過(guò)電池板為該防盜窗內(nèi)需要電力的設(shè)備提供動(dòng)力，避免在緊急情況下室內(nèi)的電源無(wú)法使用。該太陽(yáng)能電池板設(shè)置在裝置盒的上表面，便于吸收太陽(yáng)光。

⑤蜂鳴器，固定設(shè)置在裝置盒上，與室內(nèi)設(shè)置的煙霧傳感器通過(guò)Wi-Fi傳遞信號(hào)。

⑥遮煙幕布，包括設(shè)置在裝置盒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的幕布，幕布外端的兩側(cè)與齒式履帶連接。

⑦鎖閉裝置，設(shè)置在上防護(hù)欄上的上插槽、下防護(hù)欄上的下插槽和與上、下插槽相適配的U型銷，這使得上防護(hù)欄和下防護(hù)欄固定在一起，在正常使用防護(hù)欄防盜時(shí)，可以避免下防護(hù)欄非正常打開(kāi)。

1.3 新型多功能防護(hù)窗的傳動(dòng)伸縮裝置設(shè)計(jì)方案

新型防護(hù)窗的傳動(dòng)裝置見(jiàn)圖2，其主要包括：傳動(dòng)裝置、齒式履帶、履帶盒、內(nèi)齒輪、內(nèi)齒輪架、變速箱和電機(jī)。其工作過(guò)程為傳動(dòng)裝置固定設(shè)置在裝置盒內(nèi)，其包括側(cè)邊框最里面一節(jié)固定連接的齒式履帶、容納齒式履帶的履帶盒、與齒式履帶相適配的內(nèi)齒輪、固定內(nèi)齒輪的內(nèi)齒輪架、與內(nèi)齒輪連接的變速箱和與變速箱相連接的電機(jī)。通過(guò)傳動(dòng)裝置動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)側(cè)邊框的伸縮，從而帶動(dòng)下防護(hù)欄向下移動(dòng)。在實(shí)際傳動(dòng)過(guò)程中，可以采用手動(dòng)和電動(dòng)2種方式。緊急情況下，電機(jī)的動(dòng)作比手動(dòng)更快，可以為逃生提供更多時(shí)間。

新型防護(hù)窗的矩形窗框伸縮設(shè)計(jì)主要依靠伸縮裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，新型防護(hù)窗伸縮裝置見(jiàn)圖3。新型防護(hù)窗伸縮裝置主要包括伸縮裝置、外管、滑板、內(nèi)管和滑道。伸縮裝置包括嵌套在一起的內(nèi)管和外管，外管內(nèi)安裝滑板，內(nèi)管上安裝有與滑板相適配的滑道，滑板與滑道間能完成相對(duì)滑動(dòng)，從而使矩形窗框的邊框伸縮功能滿足設(shè)計(jì)要求。

2 新型防護(hù)窗的多功能研發(fā)及方案的可行性

2.1 新型多功能防護(hù)窗的火災(zāi)避險(xiǎn)功能

目前，我國(guó)市場(chǎng)上銷售的防護(hù)窗多數(shù)只考慮窗戶的防盜性能。隨著高層建筑不斷增多，人們?cè)絹?lái)越重視防護(hù)窗在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的避險(xiǎn)作用。雖然一些可活動(dòng)的防盜窗能在發(fā)生火災(zāi)的緊急情況下打開(kāi)，但卻難以提供臨時(shí)的避難場(chǎng)所。將其用于二層樓以上的建筑，受困者即使能打開(kāi)防盜窗，也無(wú)法逃離火場(chǎng)[7]。對(duì)于上述弊端，本文研究設(shè)計(jì)了新型防護(hù)窗，其采用上防護(hù)欄與矩形窗框的上邊框和側(cè)邊框最外面一節(jié)固定連接，并且將上防護(hù)欄設(shè)置成無(wú)法移動(dòng)的，既可以減輕下移窗框的重量，又可以在平時(shí)有效發(fā)揮防護(hù)作用。下防護(hù)欄通過(guò)伸縮裝置與矩形窗框的側(cè)邊框和下邊框固定連接。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可以將下防護(hù)欄水平推出，其與矩形窗框間形成一個(gè)容納倉(cāng)，供人躲藏。不僅如此，下防護(hù)欄與所述矩形窗框的側(cè)邊框和下邊框固定連接，這樣，下防護(hù)欄就可以隨側(cè)邊框的伸長(zhǎng)向下移動(dòng)，避免人受到室內(nèi)火災(zāi)的波及，從而實(shí)現(xiàn)火災(zāi)避險(xiǎn)功能。具體過(guò)程圖4所示。

2.2 新型多功能防護(hù)窗的煙霧隔絕功能

在設(shè)計(jì)研究新型多功能防護(hù)窗火災(zāi)逃生功能時(shí)，必須考慮火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙霧對(duì)受困人員的傷害。煙霧隔絕功能使用遮煙幕布。遮煙幕布可采用防火耐高溫的PVC材料，包括安裝在裝置盒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的幕布。幕布外端的兩側(cè)與所述齒式履帶連接，當(dāng)下防護(hù)欄隨側(cè)邊框的伸長(zhǎng)下移時(shí)，遮煙幕布也一起下移，直到將整個(gè)窗口遮蔽為止。這可以防止室內(nèi)的有毒氣體或污染物擴(kuò)散到窗外，為在下防護(hù)欄上避難的人員提供更安全的防護(hù)。

2.3 新型多功能防護(hù)窗的救援警報(bào)功能

新型多功能防護(hù)窗設(shè)計(jì)安裝了煙霧報(bào)警裝置，當(dāng)屋內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能及時(shí)感應(yīng)到煙霧，從而發(fā)出警報(bào)聲音，提醒受困人員逃離火場(chǎng)并且提醒屋外救援人員發(fā)現(xiàn)火情[8-10]。報(bào)警裝置主要是蜂鳴器，其固定設(shè)置在裝置盒上，與室內(nèi)設(shè)置的煙霧傳感器通過(guò)Wi-Fi傳遞信號(hào)。這樣，當(dāng)房間內(nèi)有毒煙，無(wú)論是因?yàn)槠鸹鸹蛘呤瞧渌蛞鸬臐鉄?，蜂鳴器都將發(fā)出鳴叫聲，提醒主人或者周圍鄰居。如果主人不在家，還有助于周圍人及早發(fā)現(xiàn)或排除險(xiǎn)情。本設(shè)計(jì)對(duì)蜂鳴器的具體形狀及在裝置盒上的安裝位置不做具體限制，只要能使人們聽(tīng)到鳴叫聲即可。

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)研究了新型多功能防護(hù)窗的機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)和伸縮裝置及其多功能工作原理，并對(duì)新型多功能防護(hù)窗的工作流程進(jìn)行可行性分析。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，受困者可以將下防護(hù)欄推出一部分，與伸縮裝置一起形成一個(gè)容納腔，以供人站立；通過(guò)傳動(dòng)裝置將下防護(hù)欄和伸縮裝置一起輸送到窗口下端，避開(kāi)著火與冒煙的窗口。此外，通過(guò)設(shè)置在裝置盒中的幕布，將窗口封堵，防止有毒氣體溢出使人中毒。當(dāng)室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，該防盜窗能起到避難作用，且能隔絕有毒氣體，并通過(guò)火災(zāi)報(bào)警裝置幫助受困人員得到及時(shí)救援。

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