專利名稱：模塊化嵌入式開孔系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種防止空氣和濕氣侵入位于例如建筑物這樣的包含有如窗、門等開孔部件的結構中的開口的系統和方法。
背景技術：
濕氣侵入開孔部件(窗、門、天窗、通風口、公用事業供給箱以及其它嵌入到如建筑物這樣的結構中的開口的部件)的周邊是造成建筑物受潮破壞，例如霉變和腐爛的最主要的原因之一。為了方便起見，下文中的術語“窗”將用于指上述提到的各種開孔部件。目前通過采用大量防水板、改變窗設計和安裝方法等多種途徑來控制濕氣的侵入，并取得了不同程度的效果。與防止水由窗與墻的交界處進入墻體相比較而言，傳統的方法或系統僅限于除去已經進入墻內的水。人們通常用機械窗臺板將由窗或窗-墻交界處的滲漏點滲入的水引導到建筑物的外部，但是很難在窗臺板和開孔部件之間實現連續完整的防空氣/防潮密封，尤其是一個對各種設計和形狀的開孔部件和開口都適用的密封。
而且在窗因為失效(例如滲漏)或因為需要改善或滿足不同的功能(例如更好地防輻射、隔熱、自動清洗等等)時，在采用目前的安裝方法的情況下進行窗戶的替換不僅難度大而且成本高昂。因此，目前窗戶被認為是在建筑物墻中的永久的“固定設備”，盡管這些部件一般并不能在建筑物結構的整個使用期內保持其性能。
圖1是一個能夠嵌置于結構內開口處的框體件的示意圖。
圖2是圖1的一個橫斷面示意圖。
圖3是圖1的一個側視圖。
圖4是嵌置有窗的圖2所示的框體件的一個橫斷面示意圖。
圖5是嵌置有窗的插口件的另一實施例的一個橫斷面示意圖。
圖6是嵌置了多個框體件的一個墻板的示意圖。
圖7是框體件的另一實旋例的側視圖。
圖8是嵌置有窗的圖7所示的框體件的側視圖。
具體實施例過去的十幾年來，建筑物的大量缺陷被確認為是由于水侵入并滲進建筑物結構的表面或抗風化保護層內所致。水侵入的一個主要區域是開孔部件和建筑物內嵌入該開口部件的開口之間的分界面。開孔部件是指窗、門、天窗、通風口、公用事業供給箱以及其它嵌入到例如建筑物這樣的結構的開口中的部件。值得注意的是，結構并不被限制于建筑物，也可能包括任何具有開口且在該開口中可以嵌入一開孔部件的物體，這樣的物體可以為例如船或娛樂車等等。為了方便起見，下文中的術語“窗”將用于指上述提到的各種開孔部件。本發明開發了一種裝置來克服這些問題，該裝置包括一個框體和一個窗，從而提供一種大大簡化的模塊化方法以一種標準化的方式來安裝窗，并形成很有效的防止空氣和濕氣侵入的屏障。框體非常緊密地嵌入在建筑物結構的開口內或密封在覆蓋墻板的抗風化保護層上。框體不但作為一固定設備固定住窗，它還將窗同建筑物包裹層和覆蓋層的排水薄膜平面隔離開來。目前，如果在窗的角部形成了滲漏，并沒有有效的辦法將滲漏的水從內部空穴排到建筑物覆蓋層的外部。而該框體能完成此重任，同時還能提高墻內的窗的性能。
本發明的框體能夠防止墻、覆蓋層和抗風化保護層上的表面水經由分界面上的、由于安裝窗穿透了抗風化保護層或排水層而引起的裂縫和接縫而滲透進入墻或墻洞。這一系統端接和密封了到框體的抗風化保護層/薄膜/排水層，將開孔部件和分界面隔離。因為框體不是與窗而是直接與墻或抗風化薄膜密封，所以水被阻隔以免進入薄膜后面或墻洞里。框體能捕獲任何從窗本身來的滲漏，而濕氣將被從窗和建筑物結構隔離，并通過適當設置的排水路徑被排出到建筑物的外部。該方法可以替換或解除對窗臺板或端擋板的需求。
本發明將通過所附參考附圖來進行描述。如圖2所示，框體10被嵌入墻1的一個開口2中。框體10由四面鄰接的壁(頂部、兩側面和底部)16和外部翼緣11組成。框體可以由能夠相連在一起的可分離的塊來制造，也可以通過模具或其它適當的成形工藝形成一個整體結構來制造。壁16適合于緊密地放進開口2中。如果開口的形狀不是所描繪的四側面形，壁16的形狀可以和開口的形狀相適應。例如，如果開口是圓的，壁16也可以用管狀結構來代替。如圖4所示，窗20被嵌入框體10中，并且窗由一可以提供框體的內部翼緣13和窗的內部框23的連接的機械鎖閉裝置，例如一夾具(未圖示)固定就位。如此，框體和窗就可以無需使用穿透型緊固件而固定就位。如果開孔部件是窗之外的一些物品，機械鎖閉裝置可以安裝在一適當的表面，比如翼緣或凸緣，而不是框上。當先將框體安裝在開口中之后，要在內部翼緣13處安置一個內部密封裝置15。通常如圖2所示，在框體和窗之間的外部位置處安置一個外部密封裝置17。密封裝置15或17可由耐用泡沫或襯墊材料，或其它合適的材料制成。在將窗安裝到框體內時，密封裝置15也可以選擇安置在窗的內部框23上。不管密封裝置15最初被安置在何處，如圖4所示，密封裝置15都可以在窗20和框體10之間最深處的表面提供密封。利用密封裝置15和17將窗和框體之間密封，可以在窗和框體之間形成一個內腔32，當在窗的底部和框體之間的內腔32的下部角落處附近設有開口時，內腔32和結構的外部形成壓力平衡。位于內腔32的下部角落的開口還為任何可能聚集在內腔中的濕氣提供排出路徑。或者，適當地安置滴水孔(未圖示)也可被用于和開口一樣的用途。如圖3所示，框體的底部或底板部分16優選為從內到外呈向下傾斜的角度，以便為排出可能聚集在框體的濕氣提供排出路徑。在開孔部件和框體之間的內腔32優選的尺寸約為四分之一英寸，以提供開孔部件與框體和墻之間的隔離，以及提供濕氣間隙和熱橋。
作為替換，可以使用穿透型緊固件將框體和窗固定。例如，使用螺絲釘穿過框體的外部以與墻成90°角鉆入到窗內。窗臺部分的任何穿孔都必須被密封。在另一個具體實施例中，可以在框體的后面安置彈簧壓刀板以保持窗的密封。使用彈簧卡子僅需使用一把刀或其它的簡單的拆卸工具就能容易地將窗從框體中取出。在又一具體實施例中，可以安置用以插入到窗和框體兩者中去的螺絲凹槽楔。在再一具體實施例中，具有成形突起的鍵形機構可被擰入位于框體或窗或兩者之上的相同形狀的凹槽中。在又一具體實施例中，可以使用一系列的螺旋千斤頂，當其張緊時，會將窗壓緊并抵靠住框體。其它的具體實施例包括利用插腳、鎖定插銷、滑動螺栓和凸輪將窗固定到框體上。還可設鍵合通道，與一圓筒體和一鍵槽一起設置，以限制通道。
在如圖5所示的另一個具體實施例中，框體10包含一個沿著整個的四側邊延伸的連續通道14，其由外部翼緣11和框體翼緣凸緣12形成。窗20也包含一相匹配的在整個四個側面上的X、由外部翼緣框21和窗翼緣凸緣22形成的連續通道24。框體和窗的各自的通道14和24形成如圖5所示的對應關系，并由此組成為具有局部開口的空穴30。空穴30的局部開口允許密封/鎖定裝置31插入到空穴30中，從而無需利用穿透型緊固件就可將框體和窗固定就位。密封/鎖定裝置可以是壓縮性材料，例如為由橡膠或泡沫制成的襯墊，或者其它的適當的材料，例如密封劑料。選擇性地，可用一個蓋板34覆蓋住密封/鎖定裝置，從而保護空穴30和密封劑31免于暴露在環境，例如紫外線中，同時還能改善裝置的外觀。選擇性地，可以使用一機械鎖閉裝置(未圖示)比如一夾具來鎖定框體的內部翼緣13和窗的內部框23。
當框體先安裝在開口中后，要在內部翼緣13處安置一內部密封裝置15。內部密封裝置15由耐用泡沫或襯墊材料制成，或者與用作密封/鎖定裝置31的材料相類似。作為替換，在將窗安裝到框體內時，密封裝置15也可以安置在窗的內部框23上。不管密封裝置15最初安置在何處，如圖5所示，密封裝置15都可以在窗20和框體10之間最深處的表面提供密封。在這一后部位置將窗和框體之間密封，可以在窗和框體之間形成一空腔32，當在通道14的下部角落處設有開口時(低于密封鎖定裝置)，空腔32和結構的外部形成壓力平衡。開口還為任何可能聚集在空腔32的濕氣提供一排出路徑，并經由空穴30流出。如此當密封空穴30不限制濕氣流通過空穴時，應格外留意。當空穴達到壓力平衡時，空穴內的壓力和外部壓力是相等的，因此允許不受限制的、非承壓水排出到框體的外部。或者，適當地安置滴水孔(未圖示)也可被用作和開口一樣的用途。
框體被永久地連接到墻體建筑的開口中，并與墻和/或覆蓋建筑物墻體的抗風化薄膜形成密封。框體可以用膠粘劑、緊固件等類似物進行連接。由于窗是使用可移動的密封/鎖定裝置連接到框體的，所以窗(或者其它的穿透墻的裝置)可以相對容易地被從建筑物中移走，而不會破壞薄膜和覆蓋層。一安全鎖定裝置(未圖示)可以安置在框體上以防止爬窗盜竊或者非法進入建筑物內，并且優選為位于朝向開口的內部。盡管窗有較長的使用期限，但是它們的壽命比起建筑物來還是要短。如此，當期望或者必需置換窗時，拆除和置換只需花費最小限度的人工費用，因為在拆除時墻不會受到破壞。這樣尤其簡化現有的窗，比如能提高節能效果、衰減聲音、可自動清洗或調節光線等等的高級玻璃結構對現有的窗戶的替換。
框體一般從建筑物的外側進行安裝，其框體翼緣11抵靠在結構的外部表面上。然而在有些情況下，比如當替換一具有墻板的結構中的現有窗時，對墻板進行拆除不僅困難且成本高昂，比如該墻板具有和窗齊平的磚或者石頭時，為了安裝帶有圖示翼緣11的框體而拆除這些墻板不便而且昂貴。因此，不具有突出在結構的外表面上的翼緣的框體有助于安裝。翻新已有的房屋就是一種這樣的情形。在這種情況下，一替換的具體實施例為如圖7所示，框體10具有沿著外周邊延伸的墊圈19，并可以被插入到墻體的開口中和形成密封。所以，通過在框體的外表面中部和開口的內表面之間插入墊圈可以形成密封。墊圈可以用橡膠或者任何其它的適當材料制成。正如前面所述的具體實施例，如圖8所示，當窗被嵌入到框體中時，可以使用一密封裝置17。這一框體的具體實施例作為替換可以具有和圖2或圖5所示的相同的結構。能張緊框體的裝置可以用來形成與結構的開口的表面之間的空氣/溫氣密封。為了實現張緊密封，框體必須具有一定的張力，比如通過可調節的緊固螺絲在框體的各部分間之間形成可擴大的連接。這一具體實施例尤其適合于高層建筑物或者翻新工作，這時要求從建筑物的內部安裝框體。
當然，各種尺寸和形狀的窗都可以被安裝于建筑物中。為了使得插口符合這些常規形狀，可以模制墻板50，它擁有同典型覆蓋板相同的尺寸，并擁有一個或多個常規形狀的插口10，它們通過模制、沖壓或者其它成形方法與墻板整合，如圖6所示，這樣插口和墻板成為一個整體。墻板可以由模制塑料，比如剛性的、增強塑料，或者其它的有類似性能的材料來建造。在另一個具體實施例中，一個或多個常規形狀的框體可用來組成為通常使用的建筑材料的整體部分，例如為一覆蓋板，并因此無需再使用單獨的墻板。
另外，對于形狀不規則的開孔部件，框體框可以通過位于窗臺和門窗邊框的下側邊的剛性塊與一可變形的、柔性的、能被嵌入在形狀不規則的開孔部件周圍的材料連接而成，并由此提供連續的包覆。這對于例如巴拉迪歐式窗這樣的具有圓形頂部的部件是非常有用的。這種應變式的框體由于在粗糙的開口和開孔部件之間存在的場公差得以實現了配合的改善和誤差的減小。
在另一具體實施例中，基本上整個框體可以由一種能通過噴射或者其它方式以液態或者半固態形式施加于開口上的適當的材料制成，該材料通過交聯(固化)或溶劑蒸發而凝固為能夠支撐開孔部件的框體。在該材料凝固之前或者之后，開孔部件都可以被置入此框體材料中。這一具體實施例的適宜的框體材料包括，但不限于，聚氨酯、環氧化物導出聚醚、聚異氰脲酯、聚脲和丙烯酸類聚合物乳液。這些材料還包括加強料和填充料，比如纖維和微粒。
在一不同的具體實施例中，尤其是長方形(或者正方形)窗中，可以通過例如注塑方式形成邊角件，然后和多種長度的直條擠壓制件組合形成具有要求尺寸的框體。這些邊角件可以通過能保持空氣/溫氣密封的連接裝置來和直條制件連接在一起。這些連接裝置還可以設計為能在框體中進行一些和建筑物開口中的典型的的移動相應的變動，這一變動是由于建筑物的熱膨脹和/或沉降引起的。這些部件一般被預制和定制成與各個窗戶廠商的需要相應的尺寸和形狀。另外一個理念是在成形工藝中制造多個供插入的框體。例如，多個框體可以在一個模具中成型。可以形成多種尺寸和形狀的無縫框體以應用于個別建筑設計而無需復雜的邊角件。
目前建筑實踐中一般在安裝窗戶或者其它穿過建筑物的表層的開口的部件時要求一系列合作。位于表層和窗戶之間的交界面的責任所屬目前并不明確，并且當前能根據安裝窗或抗風化保護層和外墻體的施工順序而發生變化。
由于墻體和覆蓋層以及與框體一起都可以在窗之前安裝，所以外墻的全部圍護和裝飾可以在窗戶沒有安裝時就完成，因而在施工期間無需對窗戶進行專門的保護。而且，內墻覆蓋層也可以在窗戶沒有就位時就完成全部安裝和裝飾。這樣就可以避免目前在居室施工的程序中的許多弊端，比如玻璃損壞和油漆對窗的劃痕以及必須清除的膩子，也因而省去了在施工階段對窗戶進行保護的費用。
由于窗戶和框體通過密封/固定裝置和非對稱設計而彼此有效地隔離開，人們相信通過減振能實現其它益處。這種減振有助于通過窗-墻體的分界面而衰減聲音，并且窗本身也會減振。人們還相信從熱量的觀點來看也能獲得同樣的益處，因為框體和密封/固定裝置會減少熱能在建筑物內部和外部之間數量的傳遞。
建筑設計的細部常常為美學目的而在窗的外部側面上增加環繞窗的飾件。這些飾件目前多數情況下直接固定在窗和覆蓋層之間的墻上，偶爾在覆蓋層的上端并緊挨著窗。這兩個細部均要求透過抗風化薄膜的穿透型固定，這有可能導致水滲漏進入墻體空穴。可以將框體這樣設計從而將各種各樣的修飾件安裝到墻上，即無需對墻體進行穿透，而是可以不用緊固件而通過按扣摩擦技術使得各種裝飾件被固定至框體。
權利要求
1.一種用于在結構的開口內進行安裝的裝置，包括一框體和一開孔部件，其中框體適宜固定于開口處而基本上永久地安裝在開口中，且框體適合于與開孔部件匹配而把開孔部件安裝在框體里。
2.如權利要求1所述的裝置，其中在將開孔部件安裝至框體中時，使用外部密封裝置和內部密封裝置形成空腔，該空腔沿著該裝置的周邊長度而延伸。
3.如權利要求1所述的裝置，還包括一安置在框體的內部翼緣和開孔部件的內表面上的夾緊裝置。
4.如權利要求2所述的裝置，其中內部和外部密封裝置從由墊圈、噴霧泡沫和密封劑料組成的一組中選出。
5.一種用于在結構的開口內進行安裝的裝置，包括一框體和一開孔部件，其中框體適宜固定于開口處以基本上永久地安裝在開口中，該框體包括位于框體的周圍的通道，該通道適合于與相似的安裝在框體中的開孔部件的周圍的通道相匹配，其中框體的通道和開孔部件的通道都具有至少一個翼緣凸緣。
6.如權利要求5所述的裝置，其中在安裝開孔部件到框架上時，有一沿裝置的周邊長度延伸的局部開口的空穴，該空穴由框體的通道的至少一個翼緣凸緣和開孔部件的至少一個翼緣凸緣相匹配而形成。
7.如權利要求6所述的裝置，其中鎖定/密封裝置安置在局部開口的空穴中。
8.如權利要求5所述的裝置，還包括一安置在框體的內部翼緣和開孔部件的內表面上的夾緊裝置。
9.如權利要求7所述的裝置，其中鎖定/密封裝置從由墊圈、噴霧泡沫和密封劑料組成的一組中選出。
10.如權利要求2或6所述的裝置，還包括一排出路徑。
11.如權利要求1或5所述的裝置，還包括一安全鎖定裝置。
12.如權利要求5所述的裝置，還包括一覆蓋框體的通道和開孔部件的通道的匹配支腿的蓋板。
13.一種墻板，包括至少一個如權利要求1或權利要求5所述的集成框體。
14.一種用于安裝于結構的開口內的框體，適合于基本上永久地安裝在開口內，并且被嵌入開孔部件以形成一模塊化單元。
15.如權利要求14所述的框體，形成一整體結構。
16.如權利要求14所述的框體，由大量相互連接的構件形成。
17.如權利要求14所述的框體，由將固化材料用于開口的至少一個表面形成。
18.如權利要求17所述的框體，其中固化材料從由聚氨酯、環氧化物導出聚醚、聚異氰脲酯、聚脲和丙烯酸類聚合物乳液的組成的一組中選出。
19.一種開孔部件，用于安裝到權利要求14所述的框體中。
20.一種將開孔部件安裝到結構中的方法，包括如下步驟a)提供一適合于被嵌入一開孔部件的框體；b)將框體插入到結構內的開口中；c)提供一適合于插入到框體中的開孔部件；d)將開孔部件插入到框體內。
21.如權利要求20所述的方法，其中第二個插入步驟包括在框體和開孔部件之間插入鎖定/密封裝置。
全文摘要
一種用于在結構的開口內進行安裝的裝置，該裝置由一個框體和一個開孔部件組成，并且框體適宜固定于開口處而基本上永久地安裝于開口中，且框體適合于與開孔部件匹配而把開孔部件安裝在框體里，由此防止濕氣侵入到結構內部。
文檔編號E06B1/62GK1926301SQ200580004616
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月9日 優先權日2004年2月13日
發明者B·G·哈德曼, J·D·卡特薩羅斯, W·F·克諾夫 申請人:納幕爾杜邦公司