本發明涉及一種自動調節氣壓的中空玻璃組件，可用于對隔熱、隔音、強度和減輕重量有要求的動車組、機車車輛、飛機尤其是運行于線路氣壓有變化的車輛門窗。

背景技術：

對于在不同海拔高度之間運行的機車或者動車組車窗，由于其對隔熱、隔音、重量和透視有特殊的要求而基本都使用復合中空玻璃。中空玻璃屬剛性密封體，在運行線路海拔高度變化時外界氣壓也會隨之變化。氣壓變化會導致中空玻璃內部和外界存在壓差，使玻璃發生變形，或者邊部密封材料開裂而縮短壽命，甚至玻璃破碎。比如，現有機車運行最高海拔為5072米的青藏鐵路，在這個海拔的外界氣壓僅僅為0.5個大氣壓，形成內外空氣壓強差，如果壓差過大，超過玻璃能夠承受的范圍，就會導致玻璃出現漲裂的情形，對旅客的安全造成危害。

目前采取的方式是增加玻璃厚度，雖然能夠提高承受壓差的范圍，但帶來的不良影響是玻璃厚度增加導致現有復合中空玻璃經過組合后的重量較大。一列8編組的動車組側窗大概需要中空玻璃200平方米，如果每平方米減少10公斤，每列車就可減少2噸。重量的減輕，對于列車運行時的節能降耗效果顯著。因此，考慮節能環保，必須設法在強度和安全不降低的情況下減輕復合中空玻璃的重量，并且還要求達到足夠的使用年限例如10年以上。

技術實現要素：

為了能夠適應鐵路列車等在運行過程中海拔變化導致的中空玻璃面臨的內外氣壓差的變化，并且盡可能的減小玻璃的重量，節能降耗，并且達到足夠的使用年限，本發明提出了一種自動調節氣壓的中空玻璃組件，能夠適用于對隔熱、隔音、強度和重量有要求的動車組、機車車輛、飛機等且運行于線路氣壓有變化的車輛門窗。

本發明提出的一種自動調節氣壓的中空玻璃組件，包括外層板材1，內層板材2，外層板材1和內層板材2通過固定框3固定連接并形成中空腔室4，固定框3與外層板材1的連接方式為氣密連接，中空腔室4內有密封板6以及一個或多個能夠發生形變的彈性連接裝置7，密封板6通過彈性連接裝置7與外層板材1以及固定框3氣密連接形成容積能夠發生變化的氣密腔室8，中空腔室4內除氣密腔室8以外為連通腔室9，固定框3開有一個或多個通孔5，連通腔室9通過通孔5與外界空氣連通。具體地，所述外層板材1、內層板材2和密封板6均為玻璃板。氣密腔室8與外界空氣不連通，因而引起其內部氣壓主要變化因素為溫度，連通腔室9通過通孔5與外界空氣連通，因為其內部氣壓隨外界氣壓變化并保持與外界氣壓相同。海拔高度的變化，引起外界氣壓變化，同時導致連通腔室9的氣壓變化，從而引起氣密腔室8和連通腔室9的氣壓差異，由于彈性連接裝置7的作用，使得氣密腔室8的容積能夠發生變化，容積變化能夠減小氣密腔室8和連通腔室9之間的氣壓差異使得兩者氣壓趨于一致。通孔5的數量不需要太多，只要有1～2個，能夠實現過濾腔36與外界空氣連通即可。

作為一種優選，上述自動調節氣壓的中空玻璃組件，固定框3為長方形金屬框，包括外粘接面31、內粘接面32、固定面33和卡接面34，固定框3內部有干燥腔35和過濾腔36，干燥腔35內有干燥劑并開有干燥孔37，干燥腔35通過干燥孔37僅與氣密腔室7的內部連通，過濾腔36內填充具有空氣過濾功能的填充物并通過通孔5與外界空氣連通，所述具有空氣過濾功能的填充物將過濾腔36的全部空間填充或至少將通孔5附近局部空間填充；彈性連接裝置7包括橡膠條73、自由框74，自由框74為長方形金屬框并有密封平面75，橡膠條73沿密封板6的周向連續分布，橡膠條73有第一連接部731、第二連接部732以及彈性部733，第一連接部731氣密地與卡接面34連接，第二連接部732氣密地與自由框74連接，彈性部733靠近連通腔室(9)的一側有開槽或調壓孔76，密封板6氣密地固定連接在密封平面75上。固定框3和自由框74選為金屬框，是因為金屬與玻璃的粘接能達到列車車窗氣密要求的密封效果，并且，選用金屬框能夠增加整個中空玻璃組件的剛度、抗扭轉的性能，在玻璃已經粘貼具有防爆隔熱抗輻射功能的玻璃膜的情況下，如果玻璃破碎，金屬框能夠撐起玻璃膜，避免破碎的玻璃散落并起到一定的防風作用。

進一步地，所述橡膠條73的第一連接部731氣密地與卡接面34連接、第二連接部732氣密地與自由框74連接，是通過對第一連接部731和第二連接部732進行橡膠硫化實現的。本發明使用的橡膠硫化工藝，是現有技術中將橡膠與金屬粘接的通用工藝，可以使用直接粘合法，將增粘劑直接均勻混入橡膠膠料中，當膠料在熱硫化成型時橡膠就和金屬產生牢固粘合；也可以使用硬質膠法，在金屬表面貼或涂一層高硫含量的硬質膠，再貼軟質膠料，經加熱、加壓、硫化，使軟質膠通過硬質膠與金屬粘接。使用橡膠硫化的方法，能夠保證本發明中的金屬框與橡膠條粘接的使用壽命和強度，如果使用膠黏劑法，例如異氰酸酯類膠黏劑、含鹵膠黏劑和酚醛樹脂類膠粘劑直接粘合，也可以達到使用要求，但效果不如橡膠硫化工藝的效果好。

作為一種改進，彈性連接裝置7包括第一卡槽71、第二卡槽72、橡膠條73，第一卡槽71內嵌在固定框3的卡接面34內，自由框74為長方形金屬框，自由框74有第二卡槽72和密封平面75，橡膠條73沿密封板6的周向連續分布，橡膠條73有第一連接部731、第二連接部732以及彈性部733，第一連接部731氣密地與第一卡槽71連接，第二連接部732氣密地與第二卡槽72連接，彈性部733靠近連通腔室9的一側有開槽或調壓孔76，密封板6氣密地固定連接在密封平面75上。卡槽的存在，能夠增加固定框3或自由框74與橡膠條的接觸面積，增加連接的氣密性和牢固性。

作為上述彈性連接裝置7的一個具體實施方式，第一連接部731嵌入第一卡槽71并氣密地填充第一卡槽71全部空間，第二連接部732嵌入第二卡槽并氣密地填充第二卡槽72全部空間，所述氣密地填充是通過對第一連接部731和第二連接部732進行橡膠硫化實現的。固定框8選用鋁框，采用型材折彎、接頭焊接后用膠密封的工藝，保證金屬框接頭的氣密性。

作為一種改進，本發明所述的自動調節氣壓的中空玻璃組件，彈性部(733)的截面形狀可以是C形或Σ形，有利于彈性變形，適應氣密腔室(8)的氣壓變化。

作為一種改進，本發明提出的自動調節氣壓的中空玻璃組件，具有空氣過濾功能的填充物選用過濾棉或過濾紙，起到過濾灰塵的作用。

作為一種改進，本發明提出的自動調節氣壓的中空玻璃組件，第一卡槽71和第二卡槽72均有一個缺口711以及與缺口711相連的易于導入彈性物體的斜面712，易于橡膠部件的安裝或橡膠硫化材料的填入。

進一步的，本發明提出的自動調節氣壓的中空玻璃組件，外層板材1面向氣密腔室8的全部表面粘有SGP膜，SGP膜是美國杜邦公司生產并在市場上廣泛銷售的Sentry Glas Plus(SGP)玻璃膜，是乙烯與甲基丙烯酸酯的共聚物，一種離子聚合物型的玻璃膜，作用是粘接和防輻射，防止破碎時玻璃散落，進一步提高安全性。選用SGP膜，是因為SGP膜在僅使用1片玻璃即可達到強度要求。目前普遍使用的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)中間膜，在兩塊玻璃之間夾進一層PVB薄膜，經高壓復合、加溫而成夾層玻璃，具有安全、保溫、控制噪音和隔離紫外線等功能，但PVB中間膜需要粘貼在2片玻璃中間使用，相對于PVB中間膜，SGP膜的撕裂強度是普通PVB膜的5倍，硬度是PVB膜的30～l00倍，可以節省1片玻璃，對于減輕整體構件的重量具有有益的效果。并且與PVB相比，SGP與金屬之間以離子鍵方式結合，具有更強的黏結能力，可以實現與金屬的黏結，黏結強度達到20.7MPa以上。SGP膜具有隔熱抗紫外線輻射效果，能夠起到對本發明所述的自動調節氣壓的中空玻璃組件內部材料例如粘接使用的丁基膠等的保護作用。

氣密腔室8內填充干燥空氣、干燥氮氣或干燥的惰性氣體(稀有氣體)如氬氣，外層板材1面向氣密腔室8的全部表面粘有SGP膜，氣密腔室8內放干燥劑，干燥劑可以選擇硅膠、分子篩干燥劑等物質，作用是吸收氣密腔室內游離水分，使氣密腔室8內的濕度降低，避免結露，減少熱傳遞。因露點溫度由絕對濕度決定，絕對濕度越低空氣的露點溫度就越低。同時，氣密腔室的干燥，對低輻射膜有保護作用。另外，相對于潮濕氣體，干燥氣體的傳熱系數低，能夠隔熱節能，氣密腔室8腔內干燥氣體比濕氣更節能，達到火車節能的設計指標參數要求。密封板為玻璃材質，起到了隔熱功能，隔熱性能進一步提高。

作為一種具體的實施方式，本發明提出的自動調節氣壓的中空玻璃組件，外層板材1為5mm灰玻璃板，外層板材1面向氣密腔室8的全部表面粘有SGP膜，固定框3的外粘接面31通過丁基膠與0.4mm316L不銹鋼板38氣密連接，不銹鋼板38選0.4mm輕質鋼板，目的是減重，不銹鋼板38通過SGP膜與外層板材1氣密連接，SGP膜的使用按照美國杜邦公司提供的工藝指南，固定框3的內粘接面32通過丁基膠與內層板材2氣密連接，內層板材2為5mm玻璃板，固定框3為鋁框，密封板6要求具有良好的密封性能，并且盡量薄，減輕厚度和重量，因此選擇2mm白玻化學鋼化玻璃板。相對于現有技術，本實施方式作為一種優選，能夠使用更少的玻璃板材厚度，達到相同的隔音指標要求。作為對比的現有技術，使用的是2塊5mm灰玻璃板用PVB膜粘接制作的夾層玻璃，以此夾層玻璃作為外層板材1，使用5mm灰玻璃板作為內層板材2，使用玻璃板材總厚度為15mm，通過增加外層板材使用的玻璃厚度，實現隔音指標。而本優選的實施方式，采用5mm灰玻璃板覆SGP膜作為外層板材1，5mm灰玻璃板作為內層板材2，增加2mm白玻化學鋼化玻璃板在外層板材1和內層板材2之間，3層玻璃2層腔室的結構，達到同樣的隔音效果，并且由于2層腔室的存在，隔熱效果更優，但使用玻璃板材總厚度僅為12mm，減小了3mm玻璃板材的厚度，使車窗玻璃板材重量減輕了20％，對鐵路列車等交通工具的運行時的節能具有有益的技術效果。

本發明所述的所述自動調節氣壓的中空玻璃組件，其固定框和彈性連接裝置還可以采用以下形式實現，即：固定框3為長方形金屬框，優選為鋁框，其橫截面形狀為匚形，固定框3包括外粘接面31、內粘接面32、固定面33和卡接面34，外粘接面31、內粘接面32均為平面，固定面33沿固定框3的長方形外形每個邊的方向上均為平面，固定框3內部有干燥腔35和過濾腔36，所述彈性連接裝置7為橡膠條73，橡膠條73沿密封板6的周向連續分布，橡膠條73為截面為Σ形的中空橡膠條，包括第一連接部731、第二連接部732、彈性部733以及夾持部734，所述夾持部734有凹槽將密封板6的周邊氣密地夾持在凹槽內，所述彈性部733能夠折疊變形。夾持部734有凹槽將密封板6的周邊氣密地夾持在凹槽內，是通過膠粘或橡膠硫化工藝實現的。優選地，橡膠條73靠近連通腔室9的一側有開槽或調壓孔76，用于連通腔室與外界的空氣流通。

本發明采用金屬的固定框3與作為彈性連接裝置的橡膠條73相連接，是因為金屬固定框能夠起到增加構件強度和抗扭轉等性能，在保證強度和抗扭轉等性能基礎上，相對于使用金屬制的彈性連接裝置，使用橡膠條能夠更好地起到隔熱作用，因橡膠是熱的不良導體，也是振動(例如噪音振動)的不良導體，能夠有效減小熱量或振動從外層板材1通過彈性連接裝置7的接觸面向內層板材2的傳導。鐵路客運列車車窗的隔音性能是一項重要指標，此外還有隔熱節能指標要求。

為了實現本發明所述的自動調節氣壓的中空玻璃組件與鐵路列車窗框的固定，本發明提出的自動調節氣壓的中空玻璃組件，還包括能夠與鐵路列車窗框連接的連接框10，連接框10與外層板材1、內層板材2和固定框3使用密封膠連接，連接框10有氣孔101與通孔5連通，連接框10上有螺孔，通過螺絲與鐵路列車窗框固定。

本發明提出的自動調節氣壓的中空玻璃組件，能夠適應鐵路列車運行過程中海拔變化導致的中空玻璃面臨的內外氣壓差的問題，自動適應壓強變化，會使玻璃變形完全消除，玻璃平整度達到最佳，車體外觀效果好，并且盡可能的減小玻璃的重量，節能降耗，使用壽命可達20～30年，能夠滿足對隔熱、隔音、強度和重量有要求的動車組、機車車輛、飛機等且運行于線路氣壓有變化的車輛門窗的設計使用要求。

附圖說明

圖1為本發明的平面示意圖；

圖2為本發明的第一種實施方式的沿A-A方向的剖面圖；

圖3為本發明的第一種實施方式的局部放大圖；

圖4為本發明的第一種實施方式的橡膠條的剖面圖；

圖5為本發明的第二種實施方式的局部放大圖；

圖6為本發明的第二種實施方式的第一卡槽和第二卡槽示意圖；

圖7為本發明的第三種實施方式的局部放大圖；

圖8為本發明的第三種實施方式的橡膠條剖面圖；

圖9為本發明的第四種實施方式的連接框示意圖。

圖中：1.外層板材；2.內層板材；3.固定框；4.中空腔室；5.通孔；6.密封板；7.彈性連接裝置；8.氣密腔室；9.連通腔室；10.連接框；31.外粘接面；32內粘接面；33.固定面；34.卡接面；35.干燥腔；36.過濾腔；37.干燥孔；38.不銹鋼板；39.SGP膜；71.第一卡槽；72.第二卡槽；73.橡膠條；74.自由框；75.密封平面；76.開槽或調壓孔；711.缺口；712.斜面；731.第一連接部；732.第二連接部；733.彈性部；101.氣孔；102.螺孔；103.螺絲。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行說明。

實施例1：

圖1為本發明的自動調節氣壓的中空玻璃組件平面示意圖，為簡便起見，圖1僅對彈性連接裝置的輪廓和位置進行了示意，其具體形狀在圖2中體現。

結合圖2和圖3，本發明提供的一種自動調節氣壓的中空玻璃組件，外層板材1為5mm灰玻璃板，內層板材2為5mm灰玻璃板，外層板材1與內層板材2的間距為30mm，外層板材1和內層板材2通過固定框3固定連接并形成中空腔室4。固定框3為長方形鋁框，其橫截面形狀為Γ形，內部分為干燥腔35和過濾腔36，固定框3包括外粘接面31、內粘接面32、固定面33和卡接面34，外粘接面31、內粘接面32均為平面，固定面33沿固定框3的長方形外形每個邊的方向上均為平面。

固定框3的外粘接面31通過丁基膠與0.4mm316L不銹鋼板38氣密連接，按照美國杜邦公司提供的SGP膜使用的工藝指南，使用SGP膜39將不銹鋼板38與外層板材1氣密連接，并且在外層板材1的靠近中空腔室4的表面覆一層SGP膜，SGP膜39的厚度為0.89mm，固定框3的內粘接面32通過丁基膠與內層板材2氣密連接。

固定框3開有一個或多個通孔5，干燥腔35內有干燥劑(圖中未示出)并開有干燥孔37與氣密腔室8連通，過濾腔36內填充過濾棉(圖中未示出)并通過通孔5與外界空氣連通，過濾棉將過濾腔36的全部空間填充。干燥腔35和過濾腔36之間互相之間無氣體流通，通孔5僅與過濾腔36連通，通孔5與干燥腔35不連通。圖2中，為了示意，過濾腔36的兩側都畫出了通孔5，兩側通孔5通過電鉆或開孔器在過濾腔36的腔壁上開孔，孔的尺寸為直徑10mm，不影響過濾腔36的除通孔5以外的腔壁的連續性。

中空腔室4內有密封板6，密封板6為方形2mm白玻化學鋼化玻璃板，以及橡膠條73、自由框74，自由框74為長方形鋁框并有密封平面75，橡膠條73沿密封板6的周向連續分布，如圖4所示，橡膠條73有第一連接部731、第二連接部732以及彈性部733，第一連接部731氣密地與卡接面34連接，第二連接部732氣密地與自由框74連接，彈性部733靠近連通腔室9的一側有開槽76使得733的截面形狀為C形，密封板6氣密地固定連接在密封平面75上。氣密腔室8內填充氬氣。

實施例2：

結合圖5和圖6說明本發明的另一種實施方式。在實施例1的基礎上，彈性連接裝置7包括第一卡槽71、第二卡槽72、橡膠條73，第一卡槽71內嵌在固定框3的卡接面34內，自由框74有第二卡槽72和密封平面75，第一卡槽71和第二卡槽72均有一個缺口711以及與缺口711相連的易于導入彈性物體的斜面712。橡膠條73沿密封板6的周向連續分布，橡膠條73有第一連接部731、第二連接部732以及彈性部733，第一連接部731和第二連接部732的截面均為長方形，使用橡膠硫化工藝實現第一連接部731氣密地與第一卡槽71連接，第二連接部732氣密地與第二卡槽72連接，彈性部733的截面形狀為C形，密封板6氣密地固定連接在密封平面75上。密封板6通過彈性連接裝置7與外層板材1以及固定框3氣密連接形成容積能夠發生變化的氣密腔室8，密封板6為2mm白玻化學鋼化玻璃板。中空腔室4內除氣密腔室8以外的連通腔室9通過通孔5與外界空氣連通。外層板材1面向氣密腔室8的全部表面粘有SGP膜39，氣密腔室8內填充氮氣。

實施例3：

結合圖7和圖8說明本發明的第三種實施方式。在實施例1的基礎上，固定框3橫截面形狀為匚形，固定框3包括外粘接面31、內粘接面32、固定面33和卡接面34，外粘接面31、內粘接面32均為平面，固定面33沿固定框3的長方形外形每個邊的方向上均為平面，固定框3內部有干燥腔35和過濾腔36，彈性連接裝置7為橡膠條73，橡膠條73沿密封板6的周向連續分布，橡膠條73為截面為Σ形的中空橡膠條，包括第一連接部731、第二連接部732、彈性部733以及夾持部734，所述夾持部734有凹槽將密封板6的周邊氣密地夾持在凹槽內，彈性部733能夠折疊變形；干燥腔35內有干燥劑并開有干燥孔37，干燥腔35通過干燥孔37僅與氣密腔室7的內部連通，過濾腔36內填充活性炭并通過通孔5與外界空氣連通，活性炭將過濾腔36的全部空間填充。夾持部734有凹槽將密封板6的周邊氣密地夾持在凹槽內，是通過膠粘工藝實現的。

實施例4：

結合圖9說明本發明的第四種實施方式，在實施例1、實施例2、實施例3的基礎上，還包括能夠與鐵路列車窗框連接的連接框10，連接框10與外層板材1、內層板材2和固定框3使用密封膠連接，連接框10有氣孔101與通孔5連通，連接框10上有螺孔102，通過螺絲103與鐵路列車窗框固定。

上面結合附圖和具體實施方式對本發明進行了詳細說明。但本發明不僅限于上面描述的內容，在本領域技術人員所具備的知識范圍內，不脫離本發明構思的各種變化，仍落在本發明的保護范圍內。