CN111417571A - 特别是用于航空领域的在破裂的情形下能够被阻挡在其容纳开口中的窗玻璃 - Google Patents

特别是用于航空领域的在破裂的情形下能够被阻挡在其容纳开口中的窗玻璃 Download PDF

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Abstract

一种窗玻璃（1），其包括至少一个结构性基材（10，15），称为内部基材，其旨在朝向旨在将所述窗玻璃固定在其中的容纳结构（2），并且具有面（10A，15A），称为内部面，其特征在于，所述基材的所述内部面（10A，15A）包括从其突出的并且在边缘处或在边缘附近并且在窗玻璃的边中的至少一者上的凸形或凹形的至少一个保持元件（5），该保持元件旨在与布置在窗玻璃的容纳结构中的相对应的凹形或凸形的至少一个保持形状（2A）协作。

Description

特别是用于航空领域的在破裂的情形下能够被阻挡在其容纳 开口中的窗玻璃
技术领域
本发明涉及一种窗玻璃，其通过夹紧而被固定在诸如飞机结构中的机舱中，在窗玻璃的层破裂的情形下，窗玻璃能够被阻挡（bloquer）在其容纳开口中。
尽管不限于此，但是将参考航空领域更具体地描述本发明。
背景技术
当航空窗玻璃完全由塑性材料制成时，其通过夹紧或优选地通过钻孔和螺栓固定而固连到飞机结构。
在由玻璃制成的窗玻璃的情况下，由于不应钻孔，因此可以通过夹紧其外围边缘和其两个相对的外面而对其进行固定，或者通过粘合到窗玻璃且经螺栓固定到飞机结构的界面元件而对其进行固连。
经螺栓固定的窗玻璃被固连到飞机结构，且因此，由增压或由有差别的膨胀效应引起的飞机结构的所有变形将应力传递到窗玻璃上，尤其是固定区域处。这需要应力管理策略，这些应力管理策略是复杂的并且可能在制造的数量和复杂性以及相关的成本方面显得不利。另外，窗玻璃的周期性机械应力降低了它们的寿命。最后，螺栓系统导致额外的体积从而限制窗玻璃之间的接合处的可见性。
另一方面，被称为夹紧的窗玻璃在机械上不是很重地承受负载，因此制造起来相当简单并且相对可靠。另一方面，在窗玻璃的所有层破裂的情形下，即使存在夹紧固定系统，窗玻璃也可能从结构脱离且导致降压或甚至窗玻璃的损失。窗玻璃越大，其被保持在结构中的宽度越小，飞机机舱内的增压水平越高，脱离和损失的风险就越大。
发明内容
因此，本发明的目的是通过提出一种夹紧的窗玻璃固定来克服上述缺点，其特别地避免了窗玻璃从窗玻璃容纳结构脱离的任何风险，而无论窗玻璃是由玻璃制成还是由塑性材料制成。
根据本发明，窗玻璃包括至少一个结构性基材，称为内部基材，其旨在朝向旨在将窗玻璃固定在其中的容纳结构，并且具有面，称为内部面，并且其特征在于，所述内部面包括从其突出的并且在边缘处或者在边缘附近并且在窗玻璃的边中的至少一者上的凸形（mâle）或凹形（femelle）的至少一个保持元件，该保持元件旨在与布置在窗玻璃的容纳结构（容纳结构的开口）中的相对应的凹形或凸形的至少一个保持形状协作。
在说明书的其余部分中，“内部”是指窗玻璃的在窗玻璃最外的且面向其中安装有窗玻璃的机舱的内部的部分的修饰语。
窗玻璃旨在通过夹紧其外部面（与外部环境接触的面）而固定，并且在正常使用条件（飞机增压和窗玻璃膨胀而不会损坏窗玻璃）下能够滑动。
因此，窗玻璃的内部面上的凸形/凹形元件和在窗玻璃的内部面侧上的固连到飞机结构的凹形/凸形形状的组合（其因此是不可见的）提供了在窗玻璃的层破裂的情形下，当窗玻璃在平行于窗玻璃主面的平面上滑动时对平移的阻挡。窗玻璃的设有所述至少一个凸形/凹形元件的第一层（内部层）因此确保了窗玻璃的保持，由于在结构中存在凹形/凸形形状，窗玻璃不能从飞机结构的开口中脱离。
窗玻璃的凸形/凹形元件和容纳结构的凹形/凸形形状的组合构成窗玻璃保持装置，其在与容纳结构相反的并且平行于窗玻璃的主面的方向上对窗玻璃进行保持。
该解决方案还具有以下优点：与螺栓固定的解决方案相比，体积减小；易于实施；在由塑性材料制成的层中没有钻孔，从而消除了任何易损性；以及设计更轻巧。
根据优选的实施例，窗玻璃包括至少一个结构性基材，称为内部基材，其旨在朝向旨在将窗玻璃固定在其中的容纳结构的内部机舱，并且具有面，称为内部面，并且其特征在于，它包括布置为层压的多个基材，并且内部基材的所述内部面包括从其突出的并且在边缘处或者在边缘附近并且在窗玻璃的边中的至少一者上的凸形或凹形的至少一个保持元件，该保持元件旨在与布置在窗玻璃的容纳结构中的相对应的凹形或凸形的至少一个保持形状协作，使得凹形元件构成容纳槽座，从而形成用于凸形元件的邻接平面，凸形元件旨在平行于内部基材地邻接在槽座中并且在其两侧上被侧向阻挡。
根据一个特征，凹形元件包括底部（当窗玻璃安装就位时平行于窗玻璃的总体平面）和侧壁（基本上垂直于底部延伸），而旨在容纳在凹形元件中的凸形元件旨在邻接抵靠凹形元件的底部（通过将窗玻璃抵靠固定在结构上）并被夹在凹形元件的侧壁之间（而同时留出至少与结构相对的侧的一个壁的间隙，例如2mm左右）。当窗玻璃在其容纳结构中安装就位时，凸形元件旨在压靠凹形元件的底部。
根据实施例的优选变型，固连到窗玻璃的保持元件是凸形元件，而旨在固连到用于窗玻璃的容纳结构的保持形状是凹形元件。
在该优选实施例中，构成用于凸形保持元件的容纳槽座的凹形元件旨在由窗玻璃的容纳结构（用于窗玻璃的最终使用）（例如飞行器的结构）的构造来提供，基于所述容纳结构形成的凹形元件包括底部（当窗玻璃安装就位时平行于窗玻璃的总体平面）和侧壁（基本上垂直于底部延伸），并且旨在容纳在凹形元件中的凸形元件旨在邻接抵靠凹形元件的底部（通过将窗玻璃抵靠固定在结构上）并被夹在凹形元件的侧壁之间（而同时留出至少与结构相对的侧的一个壁的间隙，例如2mm左右）。窗玻璃的凸形元件旨在压靠结构的凹形元件的底部。
在其在容纳结构中的最终使用中，窗玻璃旨在是固定的（绝不移动、绝不滑动）。
根据一个特征，保持元件在为凸形的情况下具有总体直线（在垂直于窗玻璃的边缘面的平面中）的横截面。
根据一个特征，保持元件是刚性的（不可变形的，无弹性的）部件。其绝不是密封件。
根据实施例，窗玻璃包括布置为层压的多层，优选地至少三层，每层包括至少一个基材。包括多层的窗玻璃中的保持元件固连到内部层，内部层旨在布置成直接面对用于容纳窗玻璃的容纳结构的内部机舱。包括多层的窗玻璃中的保持元件特别地在物理上和机械上独立于外部层，外部层是与所述保持元件所固连到的层最相对的层。内部层包括保持元件所固连到的内部基材，所述保持元件仅固连到所述内部基材。因此，保持元件不具有固连到外部层（即，当窗玻璃在结构中安装就位时旨在面向外部环境的层）的任何返回部。
窗玻璃包括层压的至少三层：第一层称为内部层，保持元件固连到第一层；第二层；以及第三层，称为外部层，第二层包括用于窗玻璃的固定的连续区域或不连续区域，窗玻璃旨在通过第二层的直接夹紧（直接抵靠所述第二层的一个或多个固定区域）来固定。
特别地，窗玻璃包括层压的至少三层：第一层称为内部层（保持元件固连到内部层）；第二层；以及第三层，称为外部层，其相对于第二层的边缘局部地或优选地沿其整个外围向后缩，形成用于窗玻璃的固定的不连续的外部表面或者优选地连续外围外部接触表面，该窗玻璃在其使用位置中旨在通过第二层经由一个或多个接触表面进行夹紧来固定（导致凸形元件压在凹形形状（的底部）中，凸形元件布置为相对并面向夹紧接触表面）。
根据一个特征，所述至少一个保持元件是附接部件，其例如通过粘合或螺栓固定而固连到内部基材的内部面。
根据另一个特征，内部结构性基材由玻璃或塑性材料制成。
在示例性实施例中，内部结构性基材由塑性材料制成，并且所述至少一个保持元件也由塑性材料制成，其由于所述基材的整体制造（特别是通过热成型或模制）而被结合到基材的主体中。
优选地，所述至少一个保持元件在其与基材相反的面上包括涂层，该涂层促进所述保持元件的（以及因此关于在窗玻璃的使用的通常情况下的其变形、膨胀方面的窗玻璃的）滑动，涂层例如是密封材料。该密封允许所述保持元件相对于结构的互补且相对的保持形状滑动，而无论所述元件的材料如何。
根据另一个特征，所述至少一个保持元件在平行于或基本平行于窗玻璃的边缘面的方向上相对于基材的内部面突出地延伸。
在示例性实施例中，窗玻璃包括在窗玻璃的至少一边上，特别是在相对的至少两个边上，优选地在窗玻璃的整个外围上分布的多个单独的保持元件。
在另一示例性实施例中，窗玻璃包括在窗玻璃的至少一边的长度上延伸的至少一个连续的保持元件，或在窗玻璃的整个外围上形成框架的连续元件。
根据本发明，当窗玻璃在其最终目标位置（例如，容纳结构的开口（以便将其关闭））中安装就位时，所述保持元件旨在与互补的保持形状协作，该互补的保持形状构造成用于阻挡保持元件在平行于或基本平行于窗玻璃的主面的平面中脱出。
特别地，容纳结构的保持形状包括邻接平面，该邻接平面布置成平行于容纳窗玻璃的结构的开口的壁。
由此，本发明还涉及一种组件，该组件包括设有至少一个容纳开口的结构（例如飞机类型的飞行器的结构）以及本发明的上述的窗玻璃，该窗玻璃安装在该结构中以封闭开口，容纳开口包括至少一个保持形状，从窗玻璃的内部面突出的所述至少一个保持元件与该保持形状协作。
根据一个特征，该组件使得保持形状从容纳开口的边缘面/壁突出，该保持形状优选地是由两个凸缘形成的凹形形状，第一凸缘与开口的边缘面垂直地延伸，第二凸缘从第一凸缘的端部延伸并平行于边缘面，而从窗玻璃突出的元件是凸形元件。
将参照凸形保持元件来更具体地描述本发明。当然，当从窗玻璃的内部面突出时，保持元件可以是凹形的，而容纳开口的保持形状可以是凸形形状的。
附图说明
现在借助于纯说明性的且决不以任何方式限制本发明的范围的示例并基于所附的附图描述本发明，其中：
- 图1示出了根据本发明的组件的局部截面的顶视示意图，该组件包括与飞机结构相关联的窗玻璃；
- 图2是根据窗玻璃的实施方式的替代形式的本发明的组件的局部截面的俯视示意图；
- 图3是根据窗玻璃的实施方式的另一替代形式的本发明的组件的局部截面的俯视示意图，该窗玻璃是弯曲的。
具体实施方式
图1至图3所示的根据本发明的窗玻璃1旨在容纳在飞机的机身/结构2中。
以已知的方式，窗玻璃1包括至少一层，优选地包括布置为层压的多层。
在图1的窗玻璃示例中，窗玻璃1包括三层，第一层对应于由玻璃制成的第一基材10，第一基材优选是通常为8mm厚的强化（热强化或化学强化）玻璃，第二层由第二基材11构成，第二基材同样由玻璃制成，优选地为强化的并且通常为8mm厚，两个玻璃基材10和11通过PVB类型的中间膜12彼此固连，并且第三层由通常为3mm厚的第三玻璃基材13和由例如PU的塑性材料制成的通常为6mm厚的中间片14组成，中间片14将第二玻璃基材11连接至第三玻璃基材13。
第三层（玻璃基材13和中间片14的组合）以已知的方式具有小于其他两层的表面积尺寸的表面积尺寸，从而允许至少通过使用按压/固定系统3将第二层11的外部面11A夹紧而将窗玻璃1固定到结构2。
固定系统3经由界面密封件4放置成抵靠第二层11的外部面11A。为了确保固定系统3通过夹紧而牢固地保持抵靠第二层11，所述系统3通过螺栓固定40而固连到结构2。
当窗玻璃处于固定位置中时，窗玻璃的对应于第三基材13的外部面的外部面13A与固定系统3的外面30共面，该固定系统3经螺栓固定到飞机结构2。
在图2的窗玻璃示例中，窗玻璃1包括：第一层，该第一层由由例如PMMA的塑性材料制成的结构性基材15形成，且通常为15mm厚；第二层，该第二层由由例如PMMA的塑性材料制成的第二结构性基材16形成，且通常为15mm厚，其通过PVB类型的中间膜17固连到第一基材15；以及第三层，该第三层由通常为3mm厚的玻璃基材18和由例如PU的塑性材料制成的通常为6mm厚的中间片19组成，中间片19将塑性材料第二基材16连接至玻璃基材18。
同样，为了固定窗玻璃1，第三层具有较小的表面积尺寸，以便允许通过夹紧而固定与第二层16的外部面相对应的窗玻璃的外部面16A。
密封件40设置在第二层的外部面16A与固定系统3的内面之间的界面处。
另外，当窗玻璃被安装就位时，外表面18A与固定系统3的外面30共面，该固定系统3经螺栓固定到飞机结构2。
在图3的示意图中，本发明的窗玻璃1不是平坦的而是弯曲的。示意性地描绘了窗玻璃，没有它的层。
根据本发明，图1至3的窗玻璃1在其内部面10A、15A和1A上分别包括至少一个突出元件5，在这些示例中，突出元件5形成凸形元件，而飞机结构2包括至少一个形状/部分2A，这里是凹形形状，用于容纳所述凸形元件5。
在窗玻璃由固定系统3固定/夹紧在其中的位置中，凸形突出元件5和凹形形状2A被设计成阻挡窗玻璃在平行于或基本平行于窗玻璃主面的平面中的平移运动。
在所示的示例中，突出元件5是凸耳状的凸形形状，其一旦被容纳在凹形形状2A中，就被侧向地阻挡。
根据本发明，凹形形状2A构成用于凸形元件5的容纳槽座，并且由结构2衍生而来，这是通过形成用于突出元件5并因此用于窗玻璃1的两个邻接平面P1和P2。平面P1对应于槽座2A的底部，凸形元件5的自由端部按压抵靠该底部。平面P2对应于槽座的侧壁，其垂直于或基本垂直于P1，并且与窗玻璃容纳在其中的结构2中的开口的边缘面/壁/面20面对并且相距一定距离。平面P2用作凸形元件5的侧面的邻接平面。
凸形元件5构成固连到窗玻璃的内部面10A（窗玻璃的内部第一层）上的附接部件，或者替代地，当制成凸形元件5的材料与形成窗玻璃的内部第一层的结构性基材的材料相同时，凸形元件5形成所述第一层的整体部分。
优选地，在图1的玻璃基材10的情况下，凸形元件5是固定到玻璃的附接部件。例如，凸形元件5的材料是金属的（例如由铝制成的中空元件），例如酚醛棉或环氧玻璃的复合材料，或聚合物材料（PMMA，PC等）。凸形元件5例如通过粘合而被固连。
在图2的示例中，对于该示例，第一层的结构性基材15由塑性材料制成，凸形元件5通过在基材的制造过程中成形而被结合到基材中，所述元件形成相对于所述基材的主体弯曲的折回部。
凹形形状2A构成用于凸形元件5的槽座，凸形元件5一旦被引入到所述槽座中就能够抵靠槽座的底部（平面P1）滑动（这是在窗玻璃在平行于窗玻璃的主面的平面上滑动的情形中），同时经由所述槽座的侧壁的平面P2与飞机结构的相对侧邻接。
因此，第一邻接平面P1对应于平行于窗玻璃的主面的平面，使得当窗玻璃处于夹紧位置中时，固定系统3抵靠窗玻璃1的外侧的按压向凸形元件5传递压力，将凸形元件5按压抵靠所述平面P1。
第二邻接平面P2对应于垂直于第一平面P1并且与结构2相距一定距离的平面，使得在窗玻璃沿与窗玻璃的主面平行的方向朝向结构2的外侧滑动的情况下，窗玻璃2可以由元件5保持，该元件5来邻接抵靠垂直于窗玻璃主面的平面P2。因此，在窗玻璃的层破裂的情况下，由于机舱的增压而具有朝向外侧弯曲的趋势的窗玻璃不能够脱离。
槽座/凹形形状2A固连到飞机结构2。
飞机结构2在其中容纳有窗玻璃1的开口的区域中包括面20，该面20被称为横向面，因为其横向于飞机的机身的内壁和外壁。窗玻璃1的边缘面1A平行于该横向面20。根据本发明的结构2包括垂直于面20的第一凸缘21和垂直于第一凸缘并固连到该第一凸缘的远端的第二凸缘22，这两个凸缘形成槽座/凹形形状2A。因此，第二凸缘22面对飞机结构2的横向面20。
第一凸缘21的外部面21A构成第一邻接平面P1，并且因此用作用于凸形元件5的支承/邻接表面。第二凸缘22的面22A，其是面向结构2的横向面20的面，面22A构成在窗玻璃沿与横向面20相反的方向滑动的情况下用作邻接表面的第二邻接平面P2。
凹形形状2A具有这样的宽度（平行于窗玻璃的主面并且垂直于结构的横向面20的尺寸），使得至少在凸形元件5的侧向侧面与槽座2A的侧壁22A（与结构2相对）之间留有间隙。该间隙例如约为2mm。它允许窗玻璃在使用位置中变形和膨胀。
凸形元件5的与凹形形状2A的面21A接触的表面使得凸形元件5能够相对于所述面21A的表面滑动。滑动使得可以考虑窗玻璃在使用位置中的变形和膨胀。
有利地，凸形元件5在其面对第一邻接平面P1的面上包括涂层50，该涂层50适于允许所述元件在槽座/凹形形状2A的表面21A上滑动。该涂层是例如由EPDM、硅树脂等制成的密封件50。
凹形形状2A垂直于结构2的横向面20的突出地延伸。当窗玻璃1安装就位时，带有端部凸缘22的凹形形状2A相对于窗玻璃的第一层和第二层的边缘面1A突出地延伸，然而，没有延伸到与第三层的边缘面对齐的程度。
例如，具有凸缘22的凹形形状2A从结构2的横向面20延伸出约20mm。
举例来说，凸形元件5具有大约10mm的宽度（平行于窗玻璃的主面并且垂直于窗玻璃的边缘面的尺寸）。其厚度（横向于窗玻璃的主面并且平行于平面P2的尺寸）例如约为10mm。
凸形元件5的厚度使得当与凹形形状2A的深度结合时，端部凸缘22的自由端部不接触窗玻璃的内部面10A。
窗玻璃可包括（取决于窗玻璃的边的长度）多个单独的凸形元件5，其优选地沿着窗玻璃的至少两个相对的边分布，仍更优选地，沿着整个外围分布，而飞机结构2包括相对的多个相关的单独的凹形形状/槽座2A，或者至少一个连续的槽座，该连续的槽座形成平行于结构2延伸的外围凹槽，其从容纳窗玻璃的开口突出。
作为变型，窗玻璃的凸形元件5可以沿窗玻璃的至少一个边为连续的或者甚至沿窗玻璃的整个外围以框架的方式为连续的。那么，凹形形状2A同样是连续的。
构成从飞机结构2突出的延伸部的凹形形状2A例如通过焊接或螺栓固定的固连而附接在结构的横向面20上。

Claims (12)

1.一种窗玻璃（1），其包括至少一个结构性基材（10，15），称为内部基材（10，15），其旨在朝向旨在将所述窗玻璃固定在其中的容纳结构（2），并且具有面（10A，15A），称为内部面（10A，15A），其特征在于，其包括布置为层压的多个基材，并且内部基材的所述内部面（10A，15A）包括从其突出的并且在边缘处或在边缘附近并且在窗玻璃的边中的至少一者上的凸形或凹形的至少一个保持元件（5），该保持元件旨在与布置在窗玻璃的容纳结构中的相对应的凹形或凸形的至少一个保持形状（2A）协作，使得凹形元件构成容纳槽座，从而形成用于凸形元件的邻接平面，凸形元件旨在平行于内部基材地邻接在槽座中并且在其两侧上被侧向阻挡。
2.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，所述至少一个保持元件（5）是附接部件，其例如通过粘合或螺栓固定而固连到基材的内部面（10A）。
3.根据权利要求1或2所述的窗玻璃，其特征在于，内部结构性基材（10、15）由玻璃或塑性材料制成。
4.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，内部结构性基材（15）由塑性材料制成，并且所述至少一个保持元件（5）也由塑性材料制成，其由于所述基材的整体制造，特别是通过热成型或模制，而被结合到基材的主体中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃，其特征在于，所述至少一个保持元件（5）在其与基材相反的面上包括促进滑动的涂层，例如密封材料（50）。
6.根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃，其特征在于，所述窗玻璃包括在窗玻璃的至少一边上，特别是在相对的至少两个边上，优选地在窗玻璃的整个外围上分布的多个保持元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃，其特征在于，所述窗玻璃包括在窗玻璃的至少一边的长度上延伸的至少一个连续的保持元件，或在窗玻璃的整个外围上形成框架的连续的保持元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃，其特征在于，当所述窗玻璃在其最终目标位置中安装就位时，所述保持元件（5）旨在与互补的保持形状（2A）协作，该互补的保持形状（2A）构造成用于阻挡保持元件（5）在平行于或基本平行于窗玻璃的主面的平面中脱出。
9.根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃，其特征在于，所述窗玻璃包括布置成层压的多层，优选地至少三层，每层包括至少一个基材，第一层包括保持元件（5）所固连到的内部基材（10，15），所述保持元件仅固连到所述内部基材。
10.一种组件，包括设有至少一个容纳开口的结构（2），例如飞机类型的飞行器的结构，以及根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃（1），容纳开口包括至少一个保持形状（2A），从窗玻璃的内部面突出的所述至少一个保持元件（5）与该保持形状（2A）协作。
11.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，保持形状（2A）从所述容纳开口的边缘面（20）突出，所述保持形状优选地是由两个凸缘（21、22）形成的凹形形状，第一凸缘（21）与开口的边缘面（20）垂直地延伸，且第二凸缘（22）从第一凸缘的端部延伸并平行于边缘面（20），而从窗玻璃突出的元件（5）是凸形元件。
12.根据权利要求10或11所述的组件，其特征在于，窗玻璃（1）包括层压的至少三层：第一层称为内部层，保持元件固定到内部层；第二层；以及第三层，称为外部层，窗玻璃通过第二层的直接夹紧来固定。
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