新型多功能防护窗的设计方案研究

单晓坤 郑金辉

摘 要：本文设计了一款新型的多功能防护窗，主要研究其多功能技术要求，设置符合功能使用的防盗窗机械、机电装置，使其能实现防盗窗的防盗功能和逃生功能，并利用CAD软件设计出防盗窗的机械结构，使其能满足载人逃生需求。

关键词：新型防护窗；机械结构；逃生功能

中图分类号：TU111.21；TU228 文献标识码：A 文章编号：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

早期國内随处可见的防盗窗都是固定在墙体上的，当火灾或其他危险情况发生时，会导致安全通道受阻，防盗窗固定安装的结构阻碍了受困人员逃生。近年来，国内防盗窗厂家现有技术中已经存在带有救生装置的防盗窗，可以在紧急情况下打开提供逃生通道，但这些可活动的防盗窗仍然存在火灾发生时有毒气体无法通过防盗窗将其隔绝、没有火情报警装置等诸多弊端，这类防盗窗难以为受困人员提供临时的避难场所，因此其救助效果甚微[1-4]。本文研究的新型多功能防护窗的矩形窗框、上防护栏、下防护栏、装置盒、蜂鸣器、传动装置、遮烟幕布、锁闭装置和控制器的机械、机电结构和防护窗使用功能设计，能实现防护窗的防盗功能和逃生功能。当室内发生火灾时，防盗窗能起到避难作用，且能隔绝有毒气体，并通过火灾报警装置帮助受困人员被及时发现从而得到救援。由于当前国内防盗窗产品尚不具备以上功能，因此其具有良好的市场推广前景。

1 新型多功能防护窗的结构设计方案

1.1 新型多功能防护窗的结构

本文主要设计和研究一种新型多功能防护窗，采用CAD相关软件设计防护窗的载人逃生机械结构框架，以使设计出的产品符合相关行业标准[5]。新型防护窗的结构主要由矩形窗框、上防护栏、下防护栏、装置盒、蜂鸣器、传动装置、遮烟幕布、锁闭装置和控制器9大部分组成。新型多功能防护窗的实例机械结构见图1。

注：2.上防护栏；3.下防护栏（31.外框架；32.上护栏；33.下护栏）；4.伸缩装置；5.装置盒（51.太阳能电池板；52.蜂鸣器）；9.控制器；10.手动调节装置；11.上边框；12.侧边框（121.侧边框最外面一节；122.侧边框最里面一节）；13.下边框；72.遮烟幕布外端；a.锁闭装置。

1.2 新型防护窗的机械结构设计方案

新型多功能防护窗的主要结构设计方案说明如下。

①矩形窗框。矩形窗框的上边框固定设置在墙壁上，侧边框为多节伸缩臂结构，侧边框最外面一节与墙壁固定，矩形窗框的下边框与侧边框的最里面一节固定连接[6]。

②上防护栏，与矩形窗框的上边框和侧边框最外面一节固定连接。

③下防护栏，通过伸缩装置与矩形窗框的侧边框和下边框固定连接。

④装置盒，固定设置在矩形窗框的上端与所述墙壁固定连接，装置盒上设置有太阳能电池板，通过电池板为该防盗窗内需要电力的设备提供动力，避免在紧急情况下室内的电源无法使用。该太阳能电池板设置在装置盒的上表面，便于吸收太阳光。

⑤蜂鸣器，固定设置在装置盒上，与室内设置的烟雾传感器通过Wi-Fi传递信号。

⑥遮烟幕布，包括设置在装置盒内的转轴和设置在转轴上的幕布，幕布外端的两侧与齿式履带连接。

⑦锁闭装置，设置在上防护栏上的上插槽、下防护栏上的下插槽和与上、下插槽相适配的U型销，这使得上防护栏和下防护栏固定在一起，在正常使用防护栏防盗时，可以避免下防护栏非正常打开。

1.3 新型多功能防护窗的传动伸缩装置设计方案

新型防护窗的传动装置见图2，其主要包括：传动装置、齿式履带、履带盒、内齿轮、内齿轮架、变速箱和电机。其工作过程为传动装置固定设置在装置盒内，其包括侧边框最里面一节固定连接的齿式履带、容纳齿式履带的履带盒、与齿式履带相适配的内齿轮、固定内齿轮的内齿轮架、与内齿轮连接的变速箱和与变速箱相连接的电机。通过传动装置动作，实现侧边框的伸缩，从而带动下防护栏向下移动。在实际传动过程中，可以采用手动和电动2种方式。紧急情况下，电机的动作比手动更快，可以为逃生提供更多时间。

新型防护窗的矩形窗框伸缩设计主要依靠伸缩装置来实现，新型防护窗伸缩装置见图3。新型防护窗伸缩装置主要包括伸缩装置、外管、滑板、内管和滑道。伸缩装置包括嵌套在一起的内管和外管，外管内安装滑板，内管上安装有与滑板相适配的滑道，滑板与滑道间能完成相对滑动，从而使矩形窗框的边框伸缩功能满足设计要求。

2 新型防护窗的多功能研发及方案的可行性

2.1 新型多功能防护窗的火灾避险功能

目前，我国市场上销售的防护窗多数只考虑窗户的防盗性能。随着高层建筑不断增多，人们越来越重视防护窗在火灾发生时的避险作用。虽然一些可活动的防盗窗能在发生火灾的紧急情况下打开，但却难以提供临时的避难场所。将其用于二层楼以上的建筑，受困者即使能打开防盗窗，也无法逃离火场[7]。对于上述弊端，本文研究设计了新型防护窗，其采用上防护栏与矩形窗框的上边框和侧边框最外面一节固定连接，并且将上防护栏设置成无法移动的，既可以减轻下移窗框的重量，又可以在平时有效发挥防护作用。下防护栏通过伸缩装置与矩形窗框的侧边框和下边框固定连接。当发生紧急情况时，可以将下防护栏水平推出，其与矩形窗框间形成一个容纳仓，供人躲藏。不僅如此，下防护栏与所述矩形窗框的侧边框和下边框固定连接，这样，下防护栏就可以随侧边框的伸长向下移动，避免人受到室内火灾的波及，从而实现火灾避险功能。具体过程图4所示。

2.2 新型多功能防护窗的烟雾隔绝功能

在设计研究新型多功能防护窗火灾逃生功能时，必须考虑火灾发生时烟雾对受困人员的伤害。烟雾隔绝功能使用遮烟幕布。遮烟幕布可采用防火耐高温的PVC材料，包括安装在装置盒内的转轴和设置在转轴上的幕布。幕布外端的两侧与所述齿式履带连接，当下防护栏随侧边框的伸长下移时，遮烟幕布也一起下移，直到将整个窗口遮蔽为止。这可以防止室内的有毒气体或污染物扩散到窗外，为在下防护栏上避难的人员提供更安全的防护。

2.3 新型多功能防护窗的救援警报功能

新型多功能防护窗设计安装了烟雾报警装置，当屋内发生火灾时，能及时感应到烟雾，从而发出警报声音，提醒受困人员逃离火场并且提醒屋外救援人员发现火情[8-10]。报警装置主要是蜂鸣器，其固定设置在装置盒上，与室内设置的烟雾传感器通过Wi-Fi传递信号。这样，当房间内有毒烟，无论是因为起火或者是其他原因引起的浓烟，蜂鸣器都将发出鸣叫声，提醒主人或者周围邻居。如果主人不在家，还有助于周围人及早发现或排除险情。本设计对蜂鸣器的具体形状及在装置盒上的安装位置不做具体限制，只要能使人们听到鸣叫声即可。

3 结论

本文设计研究了新型多功能防护窗的机械结构、传动和伸缩装置及其多功能工作原理，并对新型多功能防护窗的工作流程进行可行性分析。当发生火灾时，受困者可以将下防护栏推出一部分，与伸缩装置一起形成一个容纳腔，以供人站立；通过传动装置将下防护栏和伸缩装置一起输送到窗口下端，避开着火与冒烟的窗口。此外，通过设置在装置盒中的幕布，将窗口封堵，防止有毒气体溢出使人中毒。当室内发生火灾时，该防盗窗能起到避难作用，且能隔绝有毒气体，并通过火灾报警装置帮助受困人员得到及时救援。

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