CN1111636C - 外部排水墙缝的一种设计的改进 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑物外墙系统(10)，该墙系统(10)利用多个墙板(11)形成水平和垂直的墙缝(12，13)。每个单个墙板(11)由一个基本上平的外部饰面构件(20)和四个在结构上连接到该饰面构件(20)上的周边构件(21，22，50，50)组成。周边构件(21，22，50，50)的设计及差压密封件(39，41)和压力平衡密封件(37，40)的组合能使该系统(10)防止水渗入建筑物。另外，本发明容易拆卸于是节约许多时间和经费。

Description

外部排水墙缝的一种设计的改进

本发明的领域

本发明涉及利用许多墙板的建筑物外墙系统，这些墙板形成水平的和垂直的墙缝。每个墙板都由一个基本上平的外部饰面构件和四个周边构件组成，这些周边构件在结构上与此饰面构件连接。饰面构件可以用下述材料如玻璃、天然或人造石材、复合的蜂窝状材料、复合泡沫或金属材料等制造。更具体地说，本发明利用差压密封和压力平衡密封，以防水渗入建筑物结构中。另外，本发明可以拆卸一个墙板而不必拆卸相邻的墙板。此外，本发明的墙板容易被拆卸于是节约了很多时间和花费。

现有技术说明

人们一般都知道，在大多数现代化的建筑物的外部和内部之间，有相当大的空气压力差。在迎风一面墙上，由于风力作用，压力差总是存在，并且有时会由于建筑物的抽气式空气交换系统而增大。

在现有技术墙缝设计中，墙缝密封均位于外墙表面上，或靠近在外墙表面上。这些封缝材料的位置易受到外部流水的作用。结果，外部流水将经过一些缺陷，如由于压力差的作用而在封缝材料中存在的针孔或裂纹渗入。

因此，密封材料条的质量必须完美，以防水渗入。但是，这种完美是几乎不可能实现的。在实现完美的密封时一个重要的问题是现场工作质量的变化。而且，即使有一种完美的密封存在，这种完美也只是暂时的，仅在环境影响如风、阳光、紫外线辐射和热荷载等使密封性能变差之前是完美的。

考虑到实现完美密封的难度，现有技术设计在设计一种解决方案时，利用一种“控制泄漏”的概念。这些系统允许水泄漏，但对泄漏加以控制，以便不会出现内部的水损伤。

这种类型设计的第一个特点是使用内部周边铝构件，从结构上在工场内将这些铝构件连接并密封到饰面板上，以形成互锁的凸凹榫水平和垂直的面板侧面接合。该凸凹榫接缝隐藏在后面，但紧靠饰面板并用不粘结的填隙材料密封，以便能容许面板的表面作自由热移动而不产生封缝材料应力。但是该填隙材料的不粘结的接触表面产生一种连续的发丝般裂缝，在正压差下，该裂缝使水穿过封缝材料渗入。因此，要求第二个设计特点能控制水经过填隙材料的泄漏。

第二个特点在填隙材料后面周边铝挤压件深度之内建立一个水平排水沟(通称为内部排水沟)，以便收集穿过填隙材料泄漏的水。设置排水孔位于该排水沟的底部，以便在正压差减退后将水排到外面。

另外，要求横穿垂直的墙缝拼接和密封水平的内部排水沟，以便在4个角交叉处封闭这些孔及在完成该系统的现场密封水平和垂直填隙材料之间的区域(通称为配合密封)。而且，这三个现场密封操作必须依靠在现场的细致的工作质量。

内部排水沟系统的其它缺点如下：

1)这些排水孔使内外空气连通，因此，这些孔是漏气源，它将降低建筑物内的热效率。

2)如果这些排水孔受到外部流水作用，则由于压差水将经过排水孔向内抽吸；

3)因为排水孔起到连通内外部空气的作用，所以必须增加内部排水沟里面的位差，以便在可能发生朝外排水之前克服压差；

a)第一，排水沟的侧边高度必须大于预期的水位差，以防溢流；

b)第二，内部排水沟的对接头对由于水位差效应而引起的不受控制的泄漏更易损坏；

c)第三，由于蒸发作用产生很高的湿度，所以持续不断的压差要求将内部排水沟中的水弄干。因此，通常采用防潮层来保护安放在该内部排水沟系统后面的绝缘层，这就额外增加了成本。

4)因为该内部排水沟在内部一侧是敞开的，所以这些排水孔在内部施工期间，由于沉积外来材料而引起的堵塞很易损坏。例如，在内部墙壁封闭后，常常实施内部防火喷涂；

5)考虑到压差作用，排水孔的尺寸必须相当大，以便有效的排水。因此，孔越大，则排水功能越好。相反，排水孔越小，对热效率越好。结果，该内部排水沟系统产生上述两个相互矛盾的设计结果。

6)当外部空气经过排水孔被吸进，然后经过内部排水沟内的水时，产生象煮沸水一样的效果，其中水滴跳出内部排水沟系统。这种效果常常是不可控制的，并可通过利用在每个排水孔位置处的阻挡装置或隔离板来防止；及

7)在排水时的任何延误都能造成水在墙板上的沾污。

我的先前发明，即Ting申请的美国专利4,840,004利用一个内部的周边框架来支承饰面板，并在一个压力平衡的墙空腔内建立一个排水系统。该空腔的建立消除了对水密封性能的完美现场工作质量的依赖性。但是，该现有技术仍然要求在沿着外部饰面构件的周边施加封缝材料时有完美的工场工作质量。

本发明概要

漏水问题的解决办法要求消除对完美的现场和工场工作质量和封缝材料的耐久性的依赖性。本发明的目的是提供一种墙缝设计，该设计将把受控制的漏水问题改变成不漏水的状况。结果，现有技术设计的所有缺点将被消除。

为了解释本发明的工作原理，定义下列术语：

(1)差压密封(“D.P.Seal”)：在两个空气压力具有相当大差异的空气空隙之间的一种密封材料条。对本发明来说，与内部空气空隙接界的密封材料条被认为是D.P.密封；

(2)活动接合：由于热和/或风负荷而承受比较大的相对移动的两个墙组件之间的接合；

(3)非活动接合：由于热和/或风负荷而承受不显著的相对移动的两个墙组件之间的接合；

(4)防雨屏：在墙的空腔前面的一种装置，提供一个挡泥板，以防止雨水浇入或溅入墙的空腔中；

(5)压力平衡空腔(“P.E.Cavity”)：一种能让外部空气自由流入的墙的空腔，使得在墙的空腔内的空气压力在很短时间内就能达到外部空气的压力；

(6)压力平衡密封(“P.E.Seal”)：一种设在压力平衡墙的空腔和外部空气之间的密封材料条。

一般说来，下面三种要素的组合引起水渗入：1)水流过密封材料条，2)在暴露的密封材料条中的发丝裂缝或针孔，及3)空气压力差强制使水经过裂缝或孔渗入。如果能消除上述要素中的一个或一个以上，最好是全部要素，就能够解决水的渗入问题。

在上述方案中，没有水会到达墙缝的差压密封。结果，这些密封中的任何不完美都不会造成水的泄漏。

本发明的目的是通过使用远离水流路径的一个隐藏的构件防止水到达差压密封来完成。此外，利用在水流路径内一个具有压力平衡密封的构件，以便尽管密封不完善，水也不会经过压力平衡密封渗入。本发明的另一个目的是每一单个面板都可以被更换而不影响相邻的面板。在优选实施方案的说明中，本发明的设计功能将变得更明显。

附图简述

图1示出本发明外墙系统一部分的等比例视图；

图2是沿着图1中线2-2所作的典型局部剖面图，该图示出本发明的水平墙缝，其中使用一种外部饰面板；

图3是沿着图1中线3-3所作的典型局部剖面图，该图示出本发明的垂直墙缝，其中使用一种外部饰面板；

图4是图2的一个变型，其中使用一种外部饰面石板或预制的混凝土板；

图5是图3的一个变型，其中使用一种外部饰面石板或预制的混凝土板。

发明详述

图1示出一个外部墙结构10，它一般是由多个墙板11接合在一起组成的，沿着墙板11的水平边缘15形成水平墙缝12，沿着墙板11的垂直边缘16形成垂直墙缝13。这些墙板牢固地固定在隔开一定距离的墙支承构件14上，墙支承构件14固定到建筑物的周边框架或砖砌的墙上(图中未示出)。

图2示出沿图1中线2-2所作的水平墙缝12的局部剖面图。每个墙板都具有一个外板20，一个顶部周边构件21、一个底部周边构件22，和两个在图3中示出的侧面周边构件50。顶部周边构件21具有一个凸形水平接合键构件23，该构件23位于支承构件14附近，以与墙板的底部周边构件22的凹形接合24产生结构上的啮合，墙板的底部周边构件22紧接位于顶部周边构件21的上方。在凸形水平接合键构件23和凹形接合件24之间设置一个密封件25，以将凹形接合件密封到凸形水平接合键构件23上。一个紧固装置26如一个钉子、夹子、短柱、螺钉等，用于将顶部周边构件21紧固到结构10上。因为底部周边构件22与顶部周边构件21互锁，所以顶部周边构件21也被固定到墙结构10上。

顶部周边构件21还包括一个排水沟构件26，该排水沟构件26紧固到一个下面构件27上，以形成一个隐藏的水平排水道28和一个下面水平空腔29。该排水沟构件26可以与下面的构件27整体模压，或者可以利用一个“搭锁”装置，一个钉子、夹子、短柱、螺钉等紧固。该排水沟构件26包括一个向上伸出的防雨屏构件30，以将水平的墙空腔分开成一个外面的水平空腔31和一个里面的水平空腔32。另外，一个向上伸出的后排水沟侧边35在防雨屏构件30和后排水沟侧边35之间形成一个排水沟空腔34。设置一个排水孔36，以便将水能从排水沟空腔34排入隐藏的水平排水道28中，该排水孔36位于防雨屏构件30和后排水沟侧边35之间排水沟构件26的部分上。

驱动水的风将被防雨屏构件30阻挡住。而且任何溢出该防雨屏构件30的水都将被一里面的屏侧边33导走，该屏侧边33从底部的周边构件22向下伸出，经过排水沟空腔34和排水孔36进入隐藏的水平排水道28中。外面的空气可以自由地流动，依次进入外面的水平空腔31、里面的水平空腔32、排水沟空腔34、经过排水孔36，并进入隐藏的水平排水道28。结果，外面的水平空腔31，里面的水平空腔32、排水沟空腔34、和隐藏的水平排水道28都是被压力平衡的空腔。因为排水沟空腔34和隐藏的水平排水道28二者都是被压力平衡的，所以水从排水沟空腔34排到隐藏的水平排水道28将是立即的，因此在排水沟空腔34中将不存在水的蓄集。很显然，水将不会积累并上升达到差压密封件25的水平。因此，在密封件25中的任何不完美都不会造成水渗入建筑物的内部。

外板20的上侧在结构上是通过密封件37连接到顶部周边构件21上，以形成一个顶部周边空腔38。另外，一个第二密封件39位于该顶部周边构件21的底部附近，该第二密封件也被用来在结构上将外板20的上侧连接到顶部周边构件21上。

外板20的底侧在结构上通过一个密封件40和第二密封件41连接到底部周边构件上，以形成一个底部周边空腔42。位于底部周边构件上的压力平衡孔43使底部周边空腔42中的压力平衡。因为顶部周边空腔38被一个侧面空腔55(在图3中示出)连接到底部周边空腔42上，所以该顶部周边空腔38也是被压力平衡的空腔。结果，密封件37和40都是被压力平衡的密封。因此，这种设计能够承受一种密封高度不完善的情况，而不会让水从外面渗入并穿过密封件37和40。

密封件39和41都是差压密封。而且，这些密封件39和41不易受到上述水流路径的影响。因此，尽管在这些差压密封件39和41中可能有不完善的情况，也没有水经过差压密封件39和41渗入，因为防止了外面的水到达它们那儿。

如果凸形水平接合键23或防雨屏构件30与下面的构件27不是一个整体，则每一单个外板20都可被移开或更换，而不用移开相邻的面板20。为了更换单个面板，可通过向上升起防雨屏构件松开该防雨屏构件30。然后从空腔中移开防雨屏构件30，这样同时暴露出螺钉44，使该螺钉容易取下。一旦螺钉44被移开，那么就可以移开凸形水平接合键构件23。最后，那么就可以移开单个面板。为了重新安装该面板，按相反的次序完成上述过程。

图3示出沿图1中线3-3所作的垂直墙缝13的典型局部剖面图。侧面的周边构件50延伸到支承构件14的附近。在该支承构件14和侧面的周边构件50之间设置连续的垂直墙缝密封件54，以将该侧面周边构件50密封到支承构件14上。

将一个垂直接合防雨屏构件51安装在垂直的墙空腔内部，以将垂直的墙空腔分成一个外面的垂直空腔52和一个里面的垂直空腔53。该垂直接合防雨屏构件51可以与支承构件14整体成形，或是利用一个“搭锁装置”，钉子，夹子，短柱、螺钉等紧固到一个或两个侧面周边构件50上。还希望将垂直接合防雨屏构件51定位在水平墙缝12的防雨屏构件30的后面，以便能安装该垂直接合防雨屏构件51，而不干扰穿过多个面板高度。

外板20的每个侧边在结构上是利用两个密封件连接到每个侧面周边构件上，以形成一个侧面空腔55。因为侧面空腔55也是被压力平衡的，所以密封件56是被压力平衡的密封，因此，这种设计能承受密封的高度不完善性，而不会让水从外面渗入并穿过密封件56。

密封件57是差压密封。但是，这些密封件57不易受上述水流路径的影响。因此，尽管这些差压密封件57可能有不完善的情况，也不会有水穿过差压密封件57渗入，因为防止了外面的水到达它们那儿。

如图3所示，大多数外面的水将保持在外部垂直空腔52内的垂直接合防雨屏构件51的前面。但是，有少量水可能会借助风力在垂直接合防雨屏构件51的周围强行进入里面的垂直空腔53。进入里面垂直空腔53的水将向下排放到垂直墙缝13的底端，以便最后排放到外部。结果，对于水不存在能到达连续的垂直墙缝密封的可能性，这些墙缝密封是差压密封件54。因此，在差压密封件54中任何不完善的情况都不会造成水泄漏。

图4是图2的一个变型，其中外板20或是天然石板，或是一种预制的混凝土板。如图4所示，可以设置一个挤压的夹紧式空腔60，用于一种侧面夹头(图中未示出)紧固法，以便在结构上将底部周边构件22和顶部周边构件21连接到外部的支承构件14上。但是也可以用其它紧固装置，如螺钉、钉子、焊好的短柱等等。另外，使用一个上支承构件61和下支承构件62将外板20在结构上连接到顶部周边构件21和底部周边构件22上。所有其它的功能结构与图2中的说明相同。

图5是图3的一个变型，其中外板20或是天然石板，或是一种预制的混凝土面板。该外板20用一个左边支承构件70和右边支承构件71在结构上连接到侧面周边构件上。如图5所示，垂直防雨屏构件51可以通过一个搭锁装置紧固到侧面周边构件上。如图3所示的垂直防雨屏构件51也可与支承构件14整体式连接。所有其它功能结构与图3中的说明相同。

同时参看图2和图3，对于顶部周边构件21的内表面80、底部周边构件22的内表面81、和侧面的周边构件的内表面82，最好保持相同的外形，以便所有的角都能斜接配合使容易密封。结果，组装好的墙板11由一个外板20和4个斜接配合的周边构件组成，组装成一个框架图案。

密封件37、40、56、39、41和58是工场形成的非活动的接合密封。密封件25和54是现场形成的活动的接合密封。

用于顶部周边构件21、底部周边构件22、和侧面周边构件50的材料可以用下述材料做成如挤压铝、挤压PVC，或其它适合挤压的材料的组合物。

本发明还可以适用于各种形状或形式的墙板11。

虽然我解释和说明了我的发明的几个实施方案，但会理解，这些只是作为说明性的，并且在我的发明中及在下列权利要求范围内，预期可以进行各种改变和修改。

Claims (8)

1.一种用于密封在结构中的开口的系统，该结构包括一个由单个墙板形成的墙板组件，以防从所述结构的外部向内部渗入，每个所述墙板都具有一个顶部和底部水平边缘及一对垂直的侧面边缘，所述墙板沿着水平边缘接合，从而形成一个水平墙缝，及沿着垂直边缘接合，从而形成一个垂直墙缝，墙板组件包括一个外板和四个周边构件，周边构件包括一个顶部周边构件，一个底部周边构件，和两个侧面周边构件；一个装置用于将顶部和底部周边构件连接到外板上，从而形成一个底部和顶部周边空腔；一个装置用于将侧面周边构件连接到外板上，从而形成两个侧面空腔；一个装置用于将顶部周边构件连接到支承构件上；一个装置用于将侧面周边构件连接到支承构件上；跨过水平墙缝在顶部周边构件和底部周边构件之间的每个水平墙缝处形成一个水平的墙空腔；底部周边构件包括至少一个压力平衡孔，该压力平衡孔在底部周边空腔和水平的墙空腔之间；在跨过垂直墙缝的侧面周边构件之间的每个垂直墙缝处，形成一个垂直的墙空腔；顶部周边构件包括一个防雨屏构件，以将所述水平的墙空腔分开成一个外面水平的墙空腔和一个里面水平的墙空腔，顶部周边构件还包括一个在防雨屏构件后面的后部排水沟侧边和至少一个排水孔，该排水孔位于防雨屏构件和后部排水沟侧边之间；顶部周边构件包括一个凸形水平接合键构件，该键构件位于里面水平空腔的后面；邻近的外板的底部周边构件包括一个水平的凹形接头，以便和所述凸形水平接合键构件啮合；一个垂直的防雨屏构件安装在垂直的墙空腔内，以将垂直的墙空腔分开成一个外面垂直空腔和一个里面垂直空腔；并且侧面空腔连接顶部周边构件和底部周边构件。

2.一种按照权利要求1所述的用于密封在结构中的开口的系统，其特征在于，所述周边构件是一种挤压件。

3.一种按照权利要求1所述的用于密封在结构中的开口的系统，其特征在于，所述挤压件是一种铝挤压件。

4.一种按照权利要求1所述的用于密封在结构中的开口的系统，其特征在于，所述挤压件是一种PVC挤压件。

5.一种按照权利要求1所述的用于密封在结构中的开口的系统，其特征在于，所述用于将顶部和底部周边构件连接到外板上的装置包括一个在底部周边构件、外面水平空腔和外板之间的压力平衡密封；一个在底部周边和外板之间的差压密封；一个在顶部周边构件、外面水平空腔和外板之间的压力平衡密封。

6.一种按照权利要求1所述的用于密封在结构中的开口的系统，其特征在于，所述用于将侧面周边构件连接到外板上的装置包括一个在侧面周边构件、外面垂直空腔和外板之间的压力平衡密封。

7.一种按照权利要求1所述的用于密封在结构中的开口的系统，其特征在于，用于将顶部周边构件连接到支承件上的装置是一个螺钉。

8.一种按照权利要求1所述的用于密封在结构中的开口的系统，其特征在于，所述用于将侧面周边构件连接到支承构件上的装置是一个密封件。

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