一种防水防风的推拉窗结构设计与应用

周睿宁

（江苏 连云港 222006）

随着生活水平的提高，人们对于生活环境的质量要求也在提升。家装设计中窗户的密封性影响着日常生活和工作的质量。但是，在许多地方，窗户的质量无法满足人们的需求，特别是在学校、商场等公共区域，窗户结构不合理、老化速度快等问题直接影响了学生、教师、顾客等人的正常学习和工作。窗户的种类很多，推拉窗就是公共场合常用的一种，因为它方便安装和操作，外形看起来比较大方，而且还不占用室内的一些空间。推拉窗从字面上理解就是可以通过推拉打开或关闭窗户，它可以分为左右式和上下式两种，而公共场合用的比较多的是左右式。本文也是针对于左右式的推拉窗进行结构改进，提高其密封性能。

推拉窗的设计不仅需要考虑到不同环境下人们对其的需求，而且也要考虑常见的极端天气给推拉窗结构带来的挑战。现有公共场所的推拉窗设计和选用往往只关注日常气候，对它的防风功能、防水功能不重视，这就造成该类推拉窗在遇到极端天气就会出现漏风漏水的现象；还有的是以为推拉窗设计不合理或者安装不当，在使用一段时间后就出现了裂缝，直接影响了密封性。公共场合的推拉窗设计更需要注重防风性、防水性和密封性。推拉窗窗户系统由于设计和选材的不足，密封失效现象普遍存在，成为建筑能耗最主要的途径之一。目前对于窗框密封性不好的处理方法主要以增加密封条为主，通过多次粘贴具有密封性的条带，或是使用相对昂贵的材料提高窗户的密封性。但随着风吹日晒及多次使用，密封条存在老化问题，无法从根本上解决密封性问题。

针对以上的问题，本文从机械设计的角度出发，设计了一个能防水防风的可调结构。通过在窗框中增加调节装置改变窗框松紧，并选用更加大众化的材料，提高推拉窗的实用性能的同时还保证了性价比，可以运用于公共场合的窗户设计并进行大规模推广、应用，提高窗户密封性及延长使用寿命。

1 总体方案设计

推拉窗的结构简单，一般以矩形作为主要的几何体。本文为了使窗户贴合性可调控，从而调节窗户密封性，解决漏风漏雨以及保暖的问题，以推拉窗基本结构对窗框轨道做了结构优化设计，主要结构如图1所示。本设计主要对下滑连接处进行了机械结构设计，以此调控窗户的密封能力。在原来推拉窗下滑结构上加上一个调节密封空间的轨道，即调节轨。调节主轴带动副轴及与之相连的窗框进行前后的变化，根据不同的档位改变窗框之间的距离，利用收缩调节杆的功能实现推拉窗下部窗框连接处的密封性能。

图1 整体设计原理示意图

本设计以结构改进为主，通过增加调节装置解决问题，在调节尺寸上，通过在调节杆上设计不同档位以适应不同的情况需要。整体设计中需要注意为窗框的调节结构保留一定的空间，因此需要在安装的时候留有余地，保证滑轨和调节轨能顺利安装在推拉窗下部。通过本结构的调节，可以有效控制窗框的间距，窗框间间距的改变，能够减缓摩擦，延长使用寿命，并且可以缩小缝隙，改善漏风漏雨的问题，提高窗框密封性。

1.1 调节结构

本文提出的机械设计结构中主体是一种可通过移动轴调节轨道宽度的设计，如图2所示。窗框设计为双层结构，一方面增加了推拉窗的厚度以增加密封性，另一方可以稳定连接结构。在窗框下层加入以调节杆为主体的调节结构，调节窗框的间距。在窗框外的调节装置与主轴相连，通过沿窗框方向前后移动，带动与主轴相连的几个副轴内外方向上的移动；窗框与副轴相连，随着副轴的移动改变之间的距离，从而改变窗户的间隙大小。

图2 调节结构的示意图

作为核心结构的调节轨长度和宽度可结合实际推拉窗以及建筑的综合尺寸设计来确定。类似主轴的长度以及收缩杆的个数需根据调节轨的尺寸进行设计。为了便于收缩杆的灵活调节，收缩杆一端和主轴采用转动副连接。在移动轴下方设置了方便移动的轨道，防止主轴在推拉过程中发生左右晃动的情况，使移动时更加顺畅，同时也可以在一定程度上减缓平面间直接摩擦的影响，延长使用寿命。通过精密仪器测定距离，在调节杆上添加适合不同季节的微小卡槽档位，与调节杆上的突起互相卡死以达到定位的目的，方便了使用过程中的稳定，避免了互相滑脱、调节程度不好控制的问题，提高了设计的实用性。

1.2 卡扣连接

卡扣设计主要是用来提高定位精度的，因为本设计中推拉窗对应的密封性能调节区间并不大，所以调节的较高，这就要求有一个定量的尺寸标准。本设计中利用了精度较高的卡槽来调节，实现真正的微调，结构简图详见图3。

图3 卡扣调节结构示意图

调节杆末端与窗框相连。副轴末端伸入双层窗框之间，与窗框紧密衔接。同时末端向两窗框方向各弯出一个小钩，穿过窗框与窗框紧扣，再穿过窗框与副轴相连。通过结构的相连与相扣连接达到固定的目的。在相接处可以适当涂抹黏性物以增加牢固性。主轴与副轴之间通过可转卡扣连接。卡扣设计为三层，两层置于主、副轴外，夹紧两轴；第三层置于两轴之间，表面光滑，减少使用时的阻力。在使用装置时，旋扣旋转带动副轴移动。

2 材料选择

为了能使窗户更好地防水防风，利用机械结构对推拉窗窗框进行调节，对相关结构部件的材料选择需要有明确的设置。因考虑推拉窗的经济实用性，推拉窗窗框选择现在设计中常用的材料：铝合金和塑钢，表1对这两种材料进行了对比。

表1 铝合金和塑钢材料性能对比

根据表1对比可知，铝合金在整体性能上略优于塑钢，但塑钢具有经济实惠、环保节能的优点。结合现在的建材工艺，如果保证塑钢窗的内部钢衬和五金件等搭配合格，保证质量过关，那么塑钢窗在气密性、水密性以及抗风压方面也能达到工程要求。综合考虑，本文选择塑钢作为各个轨道以及窗框的主要材料，选择铝合金作为调节结构，即调节杆、收缩杆等的材料。

3 结语

本文针对窗框密封性提升的需求，以推拉窗窗框结构设计为核心，提出了在窗框下增加调节装置的设计理念和想法，设计了一种通过移动中轴，带动窗框移动改变窗框间距离的装置，从而达到提高密封性以防风防雨的目的。使用者可以根据实际需要，拉动调节杆，并用卡扣定位，确定密封程度。操作简单易懂，且经济节能。对于窗框密封性的调节，除了上述设计，还可以通过在窗框边缘增加挡风板进行调节，或是选择新型材料，使窗框自身拥有防水的功能，并以此增加防风性，达到提高密封性的目标。