新型多功能防護窗的設計方案研究

單曉坤 鄭金輝

摘 要：本文設計了一款新型的多功能防護窗，主要研究其多功能技術要求，設置符合功能使用的防盜窗機械、機電裝置，使其能實現防盜窗的防盜功能和逃生功能，并利用CAD軟件設計出防盜窗的機械結構，使其能滿足載人逃生需求。

關鍵詞：新型防護窗；機械結構；逃生功能

中圖分類號：TU111.21；TU228 文獻標識碼：A 文章編號：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

早期國內隨處可見的防盜窗都是固定在墻體上的，當火災或其他危險情況發生時，會導致安全通道受阻，防盜窗固定安裝的結構阻礙了受困人員逃生。近年來，國內防盜窗廠家現有技術中已經存在帶有救生裝置的防盜窗，可以在緊急情況下打開提供逃生通道，但這些可活動的防盜窗仍然存在火災發生時有毒氣體無法通過防盜窗將其隔絕、沒有火情報警裝置等諸多弊端，這類防盜窗難以為受困人員提供臨時的避難場所，因此其救助效果甚微[1-4]。本文研究的新型多功能防護窗的矩形窗框、上防護欄、下防護欄、裝置盒、蜂鳴器、傳動裝置、遮煙幕布、鎖閉裝置和控制器的機械、機電結構和防護窗使用功能設計，能實現防護窗的防盜功能和逃生功能。當室內發生火災時，防盜窗能起到避難作用，且能隔絕有毒氣體，并通過火災報警裝置幫助受困人員被及時發現從而得到救援。由于當前國內防盜窗產品尚不具備以上功能，因此其具有良好的市場推廣前景。

1 新型多功能防護窗的結構設計方案

1.1 新型多功能防護窗的結構

本文主要設計和研究一種新型多功能防護窗，采用CAD相關軟件設計防護窗的載人逃生機械結構框架，以使設計出的產品符合相關行業標準[5]。新型防護窗的結構主要由矩形窗框、上防護欄、下防護欄、裝置盒、蜂鳴器、傳動裝置、遮煙幕布、鎖閉裝置和控制器9大部分組成。新型多功能防護窗的實例機械結構見圖1。

注：2.上防護欄；3.下防護欄（31.外框架；32.上護欄；33.下護欄）；4.伸縮裝置；5.裝置盒（51.太陽能電池板；52.蜂鳴器）；9.控制器；10.手動調節裝置；11.上邊框；12.側邊框（121.側邊框最外面一節；122.側邊框最里面一節）；13.下邊框；72.遮煙幕布外端；a.鎖閉裝置。

1.2 新型防護窗的機械結構設計方案

新型多功能防護窗的主要結構設計方案說明如下。

①矩形窗框。矩形窗框的上邊框固定設置在墻壁上，側邊框為多節伸縮臂結構，側邊框最外面一節與墻壁固定，矩形窗框的下邊框與側邊框的最里面一節固定連接[6]。

②上防護欄，與矩形窗框的上邊框和側邊框最外面一節固定連接。

③下防護欄，通過伸縮裝置與矩形窗框的側邊框和下邊框固定連接。

④裝置盒，固定設置在矩形窗框的上端與所述墻壁固定連接，裝置盒上設置有太陽能電池板，通過電池板為該防盜窗內需要電力的設備提供動力，避免在緊急情況下室內的電源無法使用。該太陽能電池板設置在裝置盒的上表面，便于吸收太陽光。

⑤蜂鳴器，固定設置在裝置盒上，與室內設置的煙霧傳感器通過Wi-Fi傳遞信號。

⑥遮煙幕布，包括設置在裝置盒內的轉軸和設置在轉軸上的幕布，幕布外端的兩側與齒式履帶連接。

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

1.3 新型多功能防護窗的傳動伸縮裝置設計方案

新型防護窗的傳動裝置見圖2，其主要包括：傳動裝置、齒式履帶、履帶盒、內齒輪、內齒輪架、變速箱和電機。其工作過程為傳動裝置固定設置在裝置盒內，其包括側邊框最里面一節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齒輪、固定內齒輪的內齒輪架、與內齒輪連接的變速箱和與變速箱相連接的電機。通過傳動裝置動作，實現側邊框的伸縮，從而帶動下防護欄向下移動。在實際傳動過程中，可以采用手動和電動2種方式。緊急情況下，電機的動作比手動更快，可以為逃生提供更多時間。

新型防護窗的矩形窗框伸縮設計主要依靠伸縮裝置來實現，新型防護窗伸縮裝置見圖3。新型防護窗伸縮裝置主要包括伸縮裝置、外管、滑板、內管和滑道。伸縮裝置包括嵌套在一起的內管和外管，外管內安裝滑板，內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滑動，從而使矩形窗框的邊框伸縮功能滿足設計要求。

2 新型防護窗的多功能研發及方案的可行性

2.1 新型多功能防護窗的火災避險功能

目前，我國市場上銷售的防護窗多數只考慮窗戶的防盜性能。隨著高層建筑不斷增多，人們越來越重視防護窗在火災發生時的避險作用。雖然一些可活動的防盜窗能在發生火災的緊急情況下打開，但卻難以提供臨時的避難場所。將其用于二層樓以上的建筑，受困者即使能打開防盜窗，也無法逃離火場[7]。對于上述弊端，本文研究設計了新型防護窗，其采用上防護欄與矩形窗框的上邊框和側邊框最外面一節固定連接，并且將上防護欄設置成無法移動的，既可以減輕下移窗框的重量，又可以在平時有效發揮防護作用。下防護欄通過伸縮裝置與矩形窗框的側邊框和下邊框固定連接。當發生緊急情況時，可以將下防護欄水平推出，其與矩形窗框間形成一個容納倉，供人躲藏。不僅如此，下防護欄與所述矩形窗框的側邊框和下邊框固定連接，這樣，下防護欄就可以隨側邊框的伸長向下移動，避免人受到室內火災的波及，從而實現火災避險功能。具體過程圖4所示。

2.2 新型多功能防護窗的煙霧隔絕功能

在設計研究新型多功能防護窗火災逃生功能時，必須考慮火災發生時煙霧對受困人員的傷害。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的轉軸和設置在轉軸上的幕布。幕布外端的兩側與所述齒式履帶連接，當下防護欄隨側邊框的伸長下移時，遮煙幕布也一起下移，直到將整個窗口遮蔽為止。這可以防止室內的有毒氣體或污染物擴散到窗外，為在下防護欄上避難的人員提供更安全的防護。

2.3 新型多功能防護窗的救援警報功能

新型多功能防護窗設計安裝了煙霧報警裝置，當屋內發生火災時，能及時感應到煙霧，從而發出警報聲音，提醒受困人員逃離火場并且提醒屋外救援人員發現火情[8-10]。報警裝置主要是蜂鳴器，其固定設置在裝置盒上，與室內設置的煙霧傳感器通過Wi-Fi傳遞信號。這樣，當房間內有毒煙，無論是因為起火或者是其他原因引起的濃煙，蜂鳴器都將發出鳴叫聲，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現或排除險情。本設計對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，只要能使人們聽到鳴叫聲即可。

3 結論

本文設計研究了新型多功能防護窗的機械結構、傳動和伸縮裝置及其多功能工作原理，并對新型多功能防護窗的工作流程進行可行性分析。當發生火災時，受困者可以將下防護欄推出一部分，與伸縮裝置一起形成一個容納腔，以供人站立；通過傳動裝置將下防護欄和伸縮裝置一起輸送到窗口下端，避開著火與冒煙的窗口。此外，通過設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。當室內發生火災時，該防盜窗能起到避難作用，且能隔絕有毒氣體，并通過火災報警裝置幫助受困人員得到及時救援。

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