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(xiàn)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(nèi)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(fā)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(nèi)防盜窗廠家現(xiàn)有技術中已經(jīng)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(fā)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(xiàn)防護窗的防盜功能和逃生功能。當室內(nèi)發(fā)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(fā)現(xiàn)從而得到救援。由于當前國內(nèi)防盜窗產(chǎn)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(chǎn)品符合相關行業(yè)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(jié)裝置；11.上邊框；12.側邊框（121.側邊框最外面一節(jié)；122.側邊框最里面一節(jié)）；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(jié)伸縮臂結構，側邊框最外面一節(jié)與墻壁固定，矩形窗框的下邊框與側邊框的最里面一節(jié)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(jié)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(nèi)需要電力的設備提供動力，避免在緊急情況下室內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)齒輪、內(nèi)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(nèi)，其包括側邊框最里面一節(jié)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(nèi)齒輪、固定內(nèi)齒輪的內(nèi)齒輪架、與內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)，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(nèi)管和滑道。伸縮裝置包括嵌套在一起的內(nèi)管和外管，外管內(nèi)安裝滑板，內(nèi)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(fā)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(shù)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(fā)生時的避險作用。雖然一些可活動的防盜窗能在發(fā)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(jié)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(fā)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(fā)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(nèi)火災的波及，從而實現(xiàn)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(fā)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(nèi)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(nèi)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(nèi)發(fā)生火災時，能及時感應到煙霧，從而發(fā)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(fā)現(xiàn)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(nèi)設置的煙霧傳感器通過Wi-Fi傳遞信號。這樣，當房間內(nèi)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(nèi)發(fā)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。

參考文獻：

[1]高愛玲.高層建筑失火逃生[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2010（10）：104.

[2]宋偉克.高層建筑電梯逃生功能探索[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2010（9）：76-78.

[3]于果，宮剛.智能疏散逃生系統(tǒng)應用探析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010（16）：331-332.

[4]曹紅奎.基于高阻尼液體的高樓逃生器的設計[J].商品與質量，2010（S6）：174.

[5]賈雙林，劉榮輝，高興華，等.一種多功能玩具的設計[J].吉林化工學院學報，2016（9）：28-32.

[6]盧衛(wèi)東，曹煜，劉蘊紅.關于鋁塑門窗中梃十字連接件安裝機的研發(fā)與應用[J].門窗，2013（8）：26-30.

[7]游興榮，陳志松.巧用窗框下口保護裝置[J].建筑工人，2012（3）：39.

[8]付秀偉，付莉.一種基于主從式控制的ZigBee智能家居控制系統(tǒng)[J].吉林化工學院學報，2016（5）：50-54.

[9]浦靈敏，季愛明.基于STC89C52單片機智能窗戶控制系統(tǒng)的設計[J].中國科技信息，2011（10）：150.

[10]崔斌，韓峻峰，梁晉昌，等.基于嵌入式系統(tǒng)的智能門窗設計[J].現(xiàn)代電子技術，2010（22）：78-80.