CN1215238C - 密封的玻璃窗单元 - Google Patents

Abstract

一种新型的密封无框架多层玻璃窗单元，该单元包括至少3个玻璃板(1、3、5)，其中单元中空气隔层是彼此气密密封的。该单元最好包括固定组件，其中夹持器由两个互锁部分(21、25)构成。这种由两个部分构成的夹持器有助于单元的组装，并可用来支承单元的重量。

Description

密封的玻璃窗单元

本发明涉及由周边密封件分开的密封玻璃窗单元，涉及制造这种单元的方法以及用在这种新式单元和方法中的固定组件。

在建筑物上越来越广泛采用悬挂的组件，该组件包括许多由周边密封件间隔开的许多密封双层玻璃窗单元(所谓无窗框的玻璃窗单元)，该单元边对边地装上，从而形成实心玻璃壁的外观。GB 2171137已提出这样的组件，该组件包括双层玻璃窗单元的阵列，各个单元包括固定在一个窗玻璃上的固定组件，固定方式使得该单元可以弯曲而不损坏单元的密封。

已知的无框架系统均基于双层玻璃窗单元。因为建筑条例越来越严格，所以这些单元的性能特别是其保温性能不满足条例要求的性能或者建筑师需要的性能。改进常规有框架窗保温性的一种方法是，用三层玻璃窗单元代替双层玻璃窗单元。然而，设计三层无框架玻璃窗单元由于需要支承第三窗玻璃额外重量和需要确保玻璃窗不会被风吹破而变得很复杂。

我们现在已经发现，可以克服这些问题，方法是装上一个固定组件，使其可以共同负担内部玻璃和外部玻璃之间的负载，并密封单元中的空气隔层。

本发明的第一方面提供一种密封的多层玻璃窗单元，该单元包括至少三个由周边密封件彼此间隔开的三个玻璃板，该三个玻璃板在周边密封件中具有至少一个固定位置，在该固定位置上装有一个固定组件，该固定组件固定于内部和外部玻璃，并穿过中心玻璃的密封孔。

在单元中空气隔层之间的密封不一定是完全不透气的。然而，在优选实施例中，这种密封是不透气的密封。在两个空气隔层之间的空气流通降低了单元的保温特性。另外，如果外部玻璃板在风力作用下发生弯曲时这种密封是不透气的密封，则其中空气受到压缩，并将力传输到内部玻璃板上，从而使玻璃板弯曲，减少了单元中两个玻璃板接触的可能性。

固定组件最好包括衬套、夹持器、固定部件和与该固定部件啮合的锁定螺母。在各个玻璃板上钻一个通孔，形成固定位置。这种通孔通常是圆形的，而夹持器最好为大体圆柱形状。该夹持器可以形成为单个部件或者由两个部分构成，这两个部分可以互锁而构成夹持器。

该夹持器最好包括具有相对面的两个互锁部分，这两个相对面可以接触中心玻璃板的两个面，由此有助于使中心玻璃板固定就位。在这些相对面的各个表面上配置用适当材料例如尼龙、聚氯丁橡胶或者硅橡胶做的密封环，使中心玻璃板密封。

其中夹持器包含两个互锁部分的固定组件被认为是新颖的，因此本发明的另一方面是提供一种用于密封玻璃窗单元的固定组件，该单元包括至少三个玻璃板，上述固定组件包括夹持器和穿过上述夹持器的固定部件，该夹持器的特征在于，夹持器由两个互锁部分构成。在优选实施例中，该夹持器的特征在于，该两个互锁部分具有相对表面，这些表面适合于在这些互锁部分互锁时接触玻璃板的表面。

通常，密封玻璃窗单元为长方形，其固定位置位于各个角部分。该固定组件固定于单元的最内玻璃板比较好，更好还固定于该单元的最外玻璃板，最好还固定于中心玻璃板。在穿过固定组件的最内层和最外层玻璃板上的孔最好是不透气地被密封，从而保持单元的整体性。中心玻璃板的孔最好是不透气的，从而可以使单元中两个空气隔层彼此隔绝。

在固定组件固定于单元玻璃板上的这些优选实施例中，该单元是密封的，方法是在与玻璃板接触的那些组件表面上配置密封环。这种密封环通常为O形环，配置在该表面的环形槽中，稍微凸出于该表面。该密封环可以用各个可压缩材料例如尼龙、硅橡胶或者聚氯丁橡胶制作。在组装这些单元时，这些密封环将被压缩，形成密封。在更优选的实施例中，可以用辅助密封件进行这种密封，这种辅助密封件的形成方法是将辅助的硅酮密封化合物注入到组件和单元玻璃板的接触表面之间的间隙中。

已经采用各种各样固定部件作为用在现有无框架两层玻璃窗单元中固定组件的一个部件。这些固定部件中的任一种部件均可以用在本发明的三层玻璃窗单元上。用在本发明单元中固定部件的优选种类包括英国专利GB 2171137中说明的那种固定螺栓，该螺栓具有嵌入到外部玻璃板外表面上埋头孔中的埋头。也可以采用美国专利No.4793112中说明的那种固定螺栓，该固定螺栓具有可嵌入层合外部玻璃板内部玻璃上埋头孔的埋头。在欧洲专利No.201212中说明第三种固定部件，该固定部件包括球部件和插口部件，其中插口部件固定在外层玻璃板的孔中，而球部件是一个穿过该单元的细长部件。

该固定部件固定于支承部件上，该支承部件又固定于建筑物上。该支承部件通常是弹簧板部件。在建筑物上形成的支承部件阵列能使玻璃窗单元的相应阵列以边对边的关系装在建筑物上，从而形成实心玻璃壁的外观。因此，包含新式单元阵列的组合件又构成本发明的另一方面。

本发明的单元最好包括三个玻璃板。采用最普通的厚度为2至20mm的钠钙浮法玻璃，最好采用厚度为4至12mm的钠钙浮法玻璃。在玻璃要承受负载时，最好采用钢化玻璃。在这种情况下，必须在进行钢化处理以前在玻璃上钻上孔。还可以利用在至少一个表面上具有低热辐射涂层的玻璃板。还可以特别采用层合玻璃作外部玻璃板。在优选实施例中，固定组件配置在伸入到层板内层的外部玻璃板安装孔中。该层板的外层在从外侧观看建筑物时，形成一个不间断的表面，这造成很美的外观。这种层板的外层可以用着色玻璃或者花体玻璃制作，从而形成特别的外观。还可以应用主体着色的玻璃形成具有特别外观的单元。

在本发明的单元中还可以采用透明塑料材料例如聚酯制作的塑料板。这些塑料板可以取代一些玻璃板或者全部玻璃板。在优选实施例中，至少最外部板，最好最内部板和最外部板均为玻璃板。在采用塑料板时，最好用来作塑料表面不会被划伤的中心板。

各个单元玻璃板的厚度不一定是完全相同的。各个玻璃板应当具有充分厚度，达到其强度可以充分承受作用在上面的负载。然而，采用过分厚玻璃板是不希望的，因为这增加了单元的尺寸和重量。

本发明单元的保温性(表示为U值，单位为W/m²K)小于3.0比较好，小于2.0更好，最好小于1.0。任何单元的U值由许多因素决定，这些因素包括玻璃板的厚度、玻璃板之间的距离和存在于至少一个玻璃表面上的热反射层以及该热反射层在单元中的位置。在采用涂层玻璃来改进单元的U值时，最好在单元的表面3上配置涂层(采用常规命名法时，外部玻璃板的外表面命名为表面1，外部玻璃板的内表面命名为表面2等等，即在中心玻璃板的外表面上配置涂层玻璃)。

本发明单元的组装方法是，将衬套嵌入到外部玻璃板的埋头孔中，并将夹持器配置在衬套上，使得夹持器与外部玻璃板的内表面接触。将涂有丁基主密封剂的间隔条配置在玻璃板的周边上。然后将中心玻璃板套在夹持器上，并使其与该间隔条接触。利用丁基主密封剂的粘接作用使中心玻璃板松松固定就位，然后沿中心玻璃板的周边装上第二间隔条，并将内部玻璃板套在夹持器上，并利用丁基主密封剂的粘接作用松松的固定就位。然后加压整个单元，形成密封。

这种组装操作需要中心玻璃板和内部玻璃板上的孔大到可以接纳夹持器。因为夹持器的直径大于外部玻璃板上孔的直径，所以夹持器可以作成阶梯形，以便可以适用孔直径较小的玻璃板，这种孔直径可以等于或近似外部玻璃板上孔的直径。这种夹持器包括两个部分，一个部分的直径小于另一部分的直径。中心玻璃板上孔的尺寸定为可以套在夹持器的较小部分上，但是不能套在较大部分上。由此可将中心板配置在固定组件上。夹持器的底部分也可以以类似方式形成阶梯形，使得内部玻璃板可以套在阶梯部分上，由此可以配置在固定组件上。

在本发明的优选实施例中，夹持器包括两个可以互锁构成夹持器的两个部分。通过改变上述组装方法可以组装这些优选的单元，这种改变允许使用具有同样尺寸孔的玻璃板，有利于将夹持器密封在中心玻璃板的孔中。

由两个部分组成的夹持器包括两个组成部分，其中各个组成部分与最外层玻璃板或者最内层玻璃板的内表面接触，并与中心玻璃板的相对表面接触。夹持器的各个组成部分最好具有穿过中心玻璃板孔的延伸部分，上述延伸部分分别彼此互锁而形成夹持器。该夹持器最好穿过最内层玻璃板的孔，但不突出于该玻璃板。

穿过中心玻璃板孔的延伸部分通常为空心的圆柱形状，一个组成部分的内直径基本上等于另一个组成部分的外直径。这些延伸部分的长度使得可以通过较小外直径的延伸部分与较大外直径的延伸部分形成推入配合而彼此叠合在一起和相互连锁。

具有较大外直径的延伸部分其直径最好稍小于中心玻璃板上孔的直径。在优选实施例中，具有较大外直径的延伸部分是与外部玻璃板的内表面接触的那个夹持器组成部分的一部分。穿过内部玻璃板上孔的夹持器的任何部分其直径最好稍小于该孔的直径。在这些优选实施例中，延伸部分的直径和玻璃板上孔的直径之间很小的差别有助于单元的组装。另外，在延伸部分的侧面和玻璃边缘之间的空间可以用辅助的硅酮密封剂充满，这样便可以改进夹持器和中心玻璃板之间的密封。

在本发明的实施例中，与单元玻璃板接触的这些夹持器表面除主要密封环外，还具有辅助硅酮密封剂。这些表面上具有环形槽，槽中可以配置硅酮密封剂。这些槽最好是相互连接的，并具有入口通道和出口通道，通过入口通道可以注入硅酮密封剂，而通过出口通道可以溢出由密封剂赶出的空气。该入口通道连接于夹持器的内部通道，使得(在固定部件插入通道之前)可以将适当的注射器连接于入口通道，将硅酮密封剂注入该入口通道。流过密封剂的通道应当设计为尽可能避免在通道内形成空气泡。在夹持器由两个相互连锁部分构成时，这些部分应当具有定位装置，以确定它们的相对位置，并确保注入密封剂的通道不会堵塞。夹持器的两个组成部分之间的连锁应使得密封剂不能进入两个组成部分之间的间隙。

由两个组成部分构成的夹持器还有助于利用新式方法进行单元的组装，该方法是上述方法的变型方法。这些方法包括以下步骤：(a)将衬套装入到外部玻璃板的埋头孔中；(b)将夹持器的第一组成部分固定在衬套上，使得夹持器与外部玻璃板的内表面接触；(c)将间隔条装在上述外部玻璃板的周边上；(d)将中心玻璃板装在夹持器的第一组成部分上；(e)配置夹持器的第二组成部分，使得它与夹持器的第一组成部分互锁；(f)沿上述中心玻璃板的周边配置间隔条；(g)固定内部玻璃板，使得它与夹持器的第二组成部分的表面接触；(h)对整个单元加压。在优选实施例中，中心玻璃板固定在夹持器的第一组成部分的延伸部分上，而夹持器的第二组成部分通过使其延伸部分与第一组成部分的延伸部分相卡合而互锁于第一组成部分。

在更优选实施例中，该方法包括另外的步骤(i)，在这一步骤中，通过入口通道将辅助硅酮密封剂注入到玻璃板和与这些玻璃板接触的夹持器的表面之间的空间中。下面参照附图说明本发明的一个实施例。

图1是本发明三层玻璃窗单元的局部截面图，其中在最外层玻璃板和中心玻璃板之间的空间与中心玻璃板和内部玻璃板之间的空间是密封而不透气的，图中详细示出固定组件，该组件包括由两个组成部分构成的夹持器。

图2是本发明采用阶梯形夹持器的三层玻璃窗单元的局部截面图。

图3是本发明三层玻璃窗的局部截面图，该窗单元采用了圆柱形的夹持器，该夹持器紧配合在中心玻璃板的孔中。

如图1所示，这些单元包括外部玻璃板1、中心玻璃板3和内部玻璃板5。外部玻璃板1有一个孔7，该孔具有邻接其外表面的埋头部分9。中心玻璃板3具有圆孔11，而内部玻璃板5具有圆孔13，孔7、11和13沿共同轴线配置。固定螺栓15穿过孔7、11和13，位于共同轴线上。固定螺栓15的埋头压着孔7中的垫圈17和衬套19，该埋头与外部玻璃板1的外表面齐平。

外夹持器21大体为圆柱形状。外夹持器21的上表面顶着外部玻璃板1的内表面，而外夹持器21的下表面紧靠中心玻璃板3的上表面。外夹持器21的上部分啮合衬套19。外夹持器的下部分包括延伸部分23，该延伸部分穿过孔11并与该孔的内表面齐平。

内夹持器25也大体为圆柱形。内夹持器25的上表面顶着中心玻璃板3的下表面，而内夹持器25的下表面接触内部玻璃板5的内表面。内夹持器25包括穿过中心玻璃板上孔11的延伸部分27，该延伸部分紧贴延伸部分23。该内夹持器25还伸过内部玻璃板上的孔13，并与其外表面齐平。

外夹持器21和内夹持器25二者的上、下表面具有在这些表面上形成的环形沟槽31、33、35和37。这些沟槽构成O形密封环39、41、43和45的支座。

外夹持器21和内夹持器25二者的上、下表面具有在这些表面上形成的第二环形沟槽47、49、51和53。这些沟槽用于接纳硅酮密封剂。外夹持器21具有镗孔55，该镗孔使沟槽47连接于夹持器的内部。在镗孔55的约直径相对位置，通道57连接沟槽47和49。在外夹持器21的延伸部分27和中心玻璃板3的边缘之间的通道59使沟槽49与沟槽51连接。在通道57的约直径相对位置，通道61连接沟槽51和53。镗孔55、沟槽47、通道57、沟槽49、通道59、沟槽51、通道61和沟槽53形成一个路径，硅酮密封剂可以通过此路径注入到玻璃窗中。通道61的位置径向对着通道57，从而可以确保通过镗孔55注入密封剂时，该密封剂可以通过通道57进入沟槽49，然后沿着环形沟槽49和51以及环形通道59的两侧流动，随后进入通道61。

垫圈63装在法兰接头67上，靠着该法兰的内表面，该内表面构成垫圈63的底座。将螺母65拧在固定螺栓15上，由此可以将单元固定在一起。装配件69伸入夹持器内部，从而对整个单元提供另外的支承。该装配件可以采用各种已知的紧固件装在建筑物的墙上。

采用以下新式方法组装本发明这一实施例的窗单元。首先，在外部玻璃板1上装上衬套19，使外夹持器与衬套19啮合，使得该夹持器21与外部玻璃板1的内表面接触。然后沿玻璃板1的周边装上间隔条。接着将中心玻璃板3配置在外夹持器21的延伸部分23上。中心玻璃板压着该间隔条，并利用提供在间隔条上的丁基主密封剂的粘接作用松松地固定就位。然后将内夹持器25推入就位，使得延伸部分27与外夹持器的延伸部分23互锁。接着，沿中心玻璃板的周边放置第二间隔条。将内部玻璃板5配置在内夹持器25上，使其内表面接触夹持器的下表面。然后利用提供在间隔条上的丁基主密封剂的粘接作用使内部玻璃板5松松固定就位。然后加压整个单元，使得夹持器的内、外部分21、25和玻璃板1、3和5形成密实的配置。然后，在夹持器的内部插入适当的注射器，将辅助硅酮密封剂注入到镗孔55中。连续注入密封剂，一直到看见密封剂充满并从孔13中流出。然后搁置此窗单元，使辅助密封剂凝固。这种单元可以作为商品在市场上出售，因此构成本发明的另一方面。

图2示出一种窗单元，该单元包括外部玻璃板1、中心玻璃板3和内部玻璃板5。固定螺栓15穿过孔7、11和13，位于它们的共同轴线上。固定螺栓15的埋头压着垫圈17和衬套19，与外部玻璃板1的外表面齐平。

夹持器20大体为圆柱形状。夹持器20的上表面顶着外部玻璃板1的内表面。夹持器20的下表面接触内部玻璃板5的上表面。夹持器20为阶梯形，构成平面22，该平面与中心玻璃板3的外表面接触。夹持器20的上、下表面具有在该表面上形成的环形沟槽32和34。这些沟槽构成O形密封环40和42的支座。硅酮密封剂注入到中心玻璃板3的边缘和夹持器20之间的环形间隙44以及内部玻璃板5的边缘和夹持器20之间的环形间隙46。

垫圈63装在法兰接头67上，靠着该法兰的内表面，该表面构成垫圈63的底座。螺母65拧在固定螺栓15上，由此可将整个单元固定在一起。装配件69伸入夹持器的内部构成单元的另一支承。

图3示出一种窗单元，该单元包括外部玻璃板1、中心玻璃板3和内部玻璃板5。固定螺栓15穿过孔7、11、和13，位于它们的共同轴线上。螺栓15的埋头压着垫圈17和衬套19，与外部玻璃板的外表面齐平。

夹持器22大体为圆柱形状。夹持器22的上表面顶着外部玻璃板1的内表面。夹持器22的下表面接触内部玻璃板5的上表面。夹持器22的上、下表面具有在表面上形成的环形沟槽36、38。这些沟槽构成O形密封环40和42的支座。

夹持器22的上、下表面具有在这些表面上形成的第二环形沟槽48和50。通道56连接沟槽48和50。镗孔55使沟槽48连接于夹持器的内部。

中心玻璃板3利用外部玻璃板1和中心玻璃板3之间的周边密封件(未示出)以及内部玻璃板5和中心玻璃板3之间的周边密封件(未示出)固定就位。中心玻璃板3紧密配合于夹持器22的四周，从而可以将窗单元中空气隔层之间的空气流通减小到允许的水平。

垫圈63装在法兰接头67上，靠着该法兰的内表面，该内表面构成垫圈63的底座。将螺母65拧在固定螺栓15上，由此夹紧该窗单元。装配件69伸到夹持器22的内部，构成单元的另外支承。

可以采用类似于图1中所述的方法装配图2和图3所示的单元。

这些单元可以运到要安装这些单元的建筑工地，在此工地，为实现固定组件，将固定螺栓插入到夹持器中，并拧上螺母，由此实现固定组件。该单元本身装在建筑物上。

Claims (21)

1.一种密封的多层玻璃窗单元，该单元包括至少3个玻璃板，这些玻璃板由周边密封件彼此间隔开，并在周边密封件内具有至少一个固定位置，在该固定位置装有一个固定组件，该组件固定于内部和外部玻璃板，并穿过中心玻璃板的孔。

2.如权利要求1所述的玻璃窗单元，其特征在于，它包括3个玻璃板。

3.如权利要求2所述的玻璃窗单元，其特征在于，该固定组件包括：衬套；夹持器，该夹持器固定于内部玻璃板和外部玻璃板，并穿过中心玻璃板的密封孔；固定部件，该部件穿过夹持器，具有压着外部玻璃板中衬套的头部。

4.如权利要求3所述的玻璃窗单元，其特征在于，该夹持器可承受负载地接触内部玻璃板和外部玻璃板。

5.如权利要求3或者4所述的玻璃窗单元，其特征在于，该夹持器大体呈圆柱形状。

6.如权利要求5所述的玻璃窗单元，其特征在于，与玻璃板表面接触的那些夹持器表面包括环形沟槽和位于上述沟槽内的弹性的O形主密封环。

7.如权利要求6所述的玻璃窗单元，其特征在于，与玻璃板表面接触的那些夹持器表面还包括可以接纳辅助硅酮密封剂的第二环形沟槽。

8.如权利要求7所述的玻璃窗单元，其特征在于，上述环形沟槽是相互连接的；相互连接的通道包括可以注入硅酮密封剂的入口通道。

9.如权利要求3所述的玻璃窗单元，其特征在于，该夹持器包括可以互锁而形成夹持器的两个组成部分。

10.如权利要求9所述的玻璃窗单元，其特征在于，夹持器的第一组成部分的一个表面接触外部玻璃板的内表面，该夹持器第一组成部分的相对表面接触中心玻璃板的相对表面，而夹持器的第二组成部分的一个表面接触最内层玻璃板的内表面，夹持器第二组成部分的相对表面接触中心玻璃板的相对表面。

11.如权利要求10所述的玻璃窗单元，其特征在于，夹持器的第一组成部分包括第一空心圆柱延伸部分，该延伸部分穿过中心玻璃板的孔。

12.如权利要求11所述的玻璃窗单元，其特征在于，该夹持器的第二组成部分具有第二空心圆柱延伸部分，该延伸部分穿过中心玻璃板的孔，并与第一空心圆柱延伸部分互锁。

13.如权利要求12所述的玻璃窗单元，其特征在于，第二延伸部分的外直径基本上与第一圆柱延伸部分的内直径相同。

14.如权利要求13所述的玻璃窗单元，其特征在于，第二圆柱延伸部分推入配合在第一圆柱延伸部分中。

15.如权利要求9-14中任一项所述的玻璃窗单元，其特征在于，该夹持器的第二部分包括定位装置，该定位装置啮合夹持器的上述第一组成部分，并防止夹持器的两个组成部分绕其纵轴相对转动。

16.如权利要求3所述的玻璃窗单元，其特征在于，该夹持器是阶梯形夹持器，其一个部分的直径大于中心玻璃板孔的直径，其相邻部分的直径小于中心玻璃板孔的直径。

17.如权利要求16所述的玻璃窗单元，其特征在于，该夹持器的上述相邻部分是一个阶梯部分，其直径大于内部玻璃板孔的直径，其第二相邻部分的直径小于上述孔的直径。

18.一种组装如权利要求9-15中任一项所述玻璃窗单元的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(a)将衬套装入到外部玻璃板的埋头孔中；(b)定位夹持器的第一组成部分，使得夹持器与外部玻璃板的内表面接触；(c)将间隔条装在上述外部玻璃板的周边上；(d)将中心玻璃板装在夹持器的第一组成部分上；(e)配置夹持器的第二组成部分，使得它与夹持器的第一组成部分互锁；(f)沿上述中心玻璃板的周边配置间隔条；(g)定位内部玻璃板，使得它与夹持器的上述第二组成部分表面接触；(h)对整个单元加压。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，中心玻璃板定配置在夹持器第一组成部分的延伸部分上，夹持器的第二组成部分通过使其延伸部分与夹持器第一组成部分的延伸部分相结合而进行定位。

20.如权利要求18或者19所述的方法，其特征在于，该方法包括另外的步骤(i)，在该步骤中，辅助硅酮密封剂通过入口通道注入到玻璃板和与这些玻璃板接触的夹持器表面之间的空间中。

21.一种用于密封无框架玻璃窗单元的固定组件，该组件包括夹持器、固定部件和锁定螺母，其特征在于，该夹持器包括两个连锁的组成部分，这些部分作用在中心玻璃板的表面上。

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