Глава 3. Фурнитура для современных окон

В общем смысле под понятием «фурнитура» (от французского fourniture) понима­ются различные вспомогательные (подсобные) материалы для какого-либо производст­ва. В традиционных российских окнах роль фурнитуры выполнял набор простейших ручек и петель, за счет которых осуществлялось их закрывание-открывание. Более сложные системы, применявшиеся в промышленных и общественных зданиях, выпол­нявшие, например, такие функции как открывание окон, расположенных на значитель­ной высоте от пола, классифицировались в специальной литературе как дополнитель­ные механизмы.

Появление на отечественном рынке развитых и технологичных оконных систем за­ставляет посмотреть на роль фурнитуры в окне с принципиально иных позиций. В на­стоящее время под оконной фурнитурой понимается сложная совокупность меха­низмов (петель, кронштейнов, тяг, соединительных элементов и др.), обеспечивающих надежное открывание и закрывание окна в различных режимах. При этом, как правило, весь механизм управляется только от одной ручки.

В зависимости от назначения и комплектации фурнитура может выполнять и некоторые дополнительные функции, такие как: ночное микропроветривание помеще­ний; защита от взлома и нежелательного открывания окна детьми; дополнительная опора ПВХ-створок для предотвращения их провисания и накопления остаточных деформаций; кроме того, существует целый ряд специальных приспособлений для меж­комнатных, входных и балконных дверей.

По способу открывания окна фурнитуру можно разделить на несколько групп.

Поворотная фурнитура с вертикальным подвесом позволяет поворачивать створку в одном направлении - вокруг вертикальной оси. На рис. 3.1.а показано пово­ротное окно с ложным импостом.

Наклонно-поворотная фурнитура позволяет одну и ту же створку не только по­ворачивать вокруг вертикальной оси, но и наклонять, как показано на рис.3.1.б. Окно открывается одной рукой в нужном направлении при определенном положении ручки.

Поворотная фурнитура с горизонтальным подвесом предназначена для поворота среднеподвесного окна на 180° вокруг горизонтальной оси, как показано на рис. 3.1.в. Может быть адаптирована к окнам, имеющим различный вес и геометрию (например, круглых и эллипсовидных). Окна с таким открыванием, как правило, применяются в

мансардных этажах.

Откидная фурнитура для открывания фрамуг обеспечивает ступенчатое откидывание створки нижнеподвесного окна вокруг горизонтальной оси на угол до 90⁰, как показано на рис. 3.1.г. Составными элементами такой фурнитуры являются запорный механизм, используемый в поворотной створке, и ограничитель открывания. Не пред­назначена для высоких окон.

Раздвижная фурнитура, показанная на рис.З.1.д, в основном применяемая при ос­теклении балконов, является наиболее простой с точки зрения конструктивного реше­ния. В такой фурнитуре используются специальные запорные ручки, фиксирующие окно в закрытом положении. Комплект может быть дополнен зацепами с крючком, до­полнительно удерживающими окно.

 

Рис. 3.1. Окна с различными способами открывания: а) поворотное окно, фурнитура -поворотная с вертикальным подвесом; б) поворотно-откидное окно с наклонно-поворотной фурнитурой; в) среднеподвесное окно, фурнитура - поворот­ная с горизонтальным подвесом; г) нижнеподвесное окно (фрамуга), фурни­тура - откидная, с механизмом дистанционного открывания; д) раздвижное окно

Для эффективного быстрого проветривания или мытья створку можно повернуть вокруг горизонтальной оси на угол до 160°. Фурнитура такого типа может устанавли­ваться на окнах различной формы - арочных, трапециевидных, прямоугольных. В за­висимости от ограничений, накладываемых производителями профильной системы, комплект поворотно-откидной фурнитуры может устанавливаться на одностворчатых и многостворчатых окнах, высотой до 2.4 м и шириной до 1.6 м.

Изобретение наклонно-поворотной фурнитуры совершило настоящий переворот в оконном производстве. Появились новые возможности в конструировании окон. Отпа­ла необходимость в установке форточек, уменьшающих световой проем. Соединение отдельных элементов по периметру в единый механизм создало замкнутую силовую конструкцию, равномерно распределяющую постоянные (ветер, собственный вес створки) и кратковременные (ураганные порывы ветра, усилия, прикладываемые при открывании-закрывании) нагрузки, возникающие при работе фурнитуры.

Любая фурнитурная система, независимо от производителя, строится по так назы­ваемому модульному принципу. Это легко увидеть на примере комплектации пово­ротно-откидного окна. Из всего многообразия деталей и механизмов можно выделить четыре группы, которые формируют так называемый «базовый модуль»:

- основной механический привод (в некоторых источниках главный механизм или основной запор);

- верхняя петлевая группа;

- нижняя петлевая группа;

- группа механизмов, передающих движение через угол

В принципе работы современной фурнитуры заложена схема передачи движения от ручки к точкам прижима по периметру окна посредством тяг. Этот принцип сохраняет­ся одинаковым для всех производителей, хотя при этом каждая система имеет и свои отличительные особенности. Рассмотрим схему функционирования наклонно-поворотного окна на основе комплекта фурнитуры фирмы ROTO FRANK (Германия) (рис. 3.2.).

Исходным будем считать положение окна, открытого в режиме поворота. При этом ручка находится в горизонтальном положении. Для того, чтобы закрыть окно, необхо­димо притворить створку и перевести ручку из горизонтального положения в нижнее вертикальное. При этом движение передается через систему плоских тяг на точки прижима (запорные язычки), что приводит к их смещению. Смещаясь, ролики входят в зацепление с ответными планками (зацепами) (поз. 12), установленными на коробке, и прижимают створку к коробке, обеспечивая требуемое сжатие оконного уплотнителя.

Для перевода окна в наклон необходимо перевести ручку в верхнее вертикальное положение. В этом случае задействуются не только запорные язычки, но и другие узлы фурнитуры. Движение от ручки через поворотно-откидной механизм (поз.1) и верхний угловой переключатель (поз.2) передается на ножничный кронштейн (поз.3+4). Нож­ничный кронштейн разъединяется, что приводит к освобождению створки в районе верхней петли (поз.5+6). Створка в верхней плоскости остается соединенной с короб­кой только посредством ограничительной тяги ножничного кронштейна. При передаче движения вниз, нижний запорный язычок входит в зацепление с поворотно-откидной ответной планкой (поз.11), создавая дополнительную петлю наклона. Поскольку ниж­няя петля (поз.8+9) устроена таким образом, что имеет возможность не только поворо­та, но и наклона, то появляется возможность наклона всей створки.

Для улучшения прижима профиля створки к профилю коробки при большой высоте и ширине створки применяют вертикальные и горизонтальные (поз.7) угловые удлинители различных размеров. При этом получают дополнительные точки прижима в се­редине створок. Фурнитура для поворотных створок отличается от наклонно-поворотной только отсутствием функции наклона. При этом вместо ножничного кронштейна устанавливается поворотный кронштейн.

По типу оконного профиля фурнитура подразделяется на фурнитуру для ПВХ, де­ревянных и алюминиевых профилей.

Детали фурнитуры для деревянных и пластиковых окон практически одинаковы, за исключением петлевой группы. Различие заключается в способах крепления к дереву и ПВХ, обусловленное тем, что древесина имеет более низкое, по сравнению с ПВХ, сопротивление скалыванию. Таким образом, при установке стандартных пластиковых петель на деревянный профиль возможно местное растрескивание профиля в области саморезов, крепящих петлю.

Для того, чтобы убрать концентрированные нагрузки в области саморезов, за счет которых осуществляется крепление к профилю, в петлях для дерева применяют несу­щие цилиндрические штифты, которые врезаются в профиль. Изначально применялись штифты с глубиной фрезеровки 20 мм. Однако эксплуатация в российских климатиче­ских условиях показала, что в этом случае происходит локальное промерзание профиля в районе петель. Поэтому в настоящее время применяются петли с глубиной фрезе­ровки 5 мм.

Дизайн стандартных петель для дерева в основном аналогичен дизайну петель для ПВХ, однако рядом производителей (Roto, Siegenia, Aubi) разработаны и различные декоративные варианты, позволяющие создавать оригинальные композиции интерьера.

Фурнитура для алюминиевого профиля имеет ряд принципиальных отличий. В пластиковых и деревянных окнах детали фурнитуры вставляются в предназначенный для этого паз в профиле сверху и закрепляются на профиле при помощи шурупов. Фурнитурный паз в алюминиевом профиле имеет специальный буртик (выступающее ограничительное ребро). Детали фурнитуры вдвигаются в паз и закрепляются на про­филе специальными зажимными штифтами.

Производители алюминиевого профиля изготавливают специальные тяги для со­единения элементов фурнитуры между собой, что сокращает номенклатуру деталей, которые зависят от ширины и высоты створки. Так, например, в алюминиевой фурни­туре нет основного привода.

Некоторые системы алюминиевых профилей, например «Мосмек» и «ВСМПО» полностью комплектуются своей специфической фурнитурой, а алюминиевая фурни­тура AUBI была специально разработана только для профиля HUECK.

При подборе фурнитуры для какого-либо конкретного типа профиля применяется такое понятие, как "система". Под "системой" понимают совокупность размеров со­пряжения профилей рамы и створки. Для окон из дерева - это 4/15-8, 12/18-9. Для окон из ПВХ различают следующие системы:

12/18 - 9 (профили Rehau S 780 и др.)

12/20 - 9 (профили Veka Softline, КВЕ и др.)

12/20 - 13 (профили PlusTec, Rehau S 730, Gealan 3000 и др.)

12/22 - 13 (профили Thyssen, Royal Deluxe и др.)

На рис. 3.3. представлен профиль системы 12/20 - 9. Первая цифра «12» обозначает расстояние в миллиметрах между фальцем рамы и фальцем створки. При этом глуби­на фурнитурного паза не учитывается. Этот размер обозначается термином «фальц- люфт» (Falzluft - нем.).

Рис. 3.3. Совокупность размеров сопряжения рамного и створочного профиля

Вторая цифра "20" обозначает расстояние в миллиметрах между фальцем створки и торцом притвора. Этот размер носит название "ширина наплава" (Uberschlagbreite - нем.).

Последняя цифра «13» указывает расположение оси фурнитурного паза. Под «осью фурнитурного паза» (нем. Beshlagachse) понимается расстояние в миллиметрах от лицевой поверхности профиля коробки до оси фурнитурного паза на створке.

Кроме «системы» при подборе фурнитуры учитывают расположение ручки главно­го механизма по высоте окна и относительно края створки.

Расстояние от фальца створки, куда устававливается основной приводной меха­низм, до центра отверстия под ручку называется" дорнмасс" (нем. Dornmass). Про­фили створок различных марок имеют различную толщину, и,как следствие этого, ос­новные запоры, входящие в комплект фурнитуры, могут иметь дорнмасс 6,5; 7,5; 14,5;

15 мм и т.д. На рис. 3.3 показан профиль, на который будет устанавливаться запор, имеющий дорнмасс 14,5 мм.

Расстояние от нижнего фальца створки до центра отверстия под ручку называ­ется высотой ручки и обозначается как G. В любой фурнитуре, представленной на российском рынке, существуют основные запоры с фиксированным или переменным положением ручки. Запор с фиксированным положением называется также констант­ный механизм. Константный механизм более дешевый в изготовлении по сравнению с переменным, однако его установка на створку в нужном положении усложняет процесс монтажа комплекта фурнитуры в целом. Такая схема удобна, например, при остекле­нии крупных административных зданий, где все окна имеют одинаковую геометрию.

При подборе фурнитуры используют размеры створки по фальцу (рис.3.4.), для чего вычисляют две величины: FFB (нем. FlugeFalzBreite) - ширина створки по фальцу;

FFH (нем. FlugeFalzHone) - высота створки по фальцу. При этом для самого простого одностворчатого окна эти величины могут быть определены как

FFH = RH- (2 х RPH) - (2 х FL),

где RH - габаритный размер окна по краю коробки (высота); RPH - высота профиля коробки; FL – фальцлюфт

FFB = RB - (2 x RPB) - (2 x FL),

где RB — габаритный размер окна по краю коробки (ширина); RPB — ширина профиля коробки; FL - фальцлюфт

Использование той или иной петлевой группы регламентируется весом створки. Таким образом, для того, чтобы правильно подобрать необходимую петлевую группу, нужно сложить вес стеклопакета и вес профильной конструкции.

Вес стеклопакета рассчитывается, исходя из того, что 1 м² стекла, толщиной 1 мм весит 2.5 кг (объемный вес стекла g = 2500 кг/м³). Соответственно вес 1 м наиболее применяемого стекла, толщиной 4 мм, весит 10 кг. Отсюда нетрудно подсчитать, что однокамерный стеклопакет 4-12-4 весит чуть более 20 кг/ м². При этом на долю ком­плектующих стеклопакета (дистанционной рамки, герметика, молекулярного сита) приходится порядка 5-10% его веса.

Вес профильной конструкции створки из ПВХ рассчитывается, исходя из удельного веса профиля и металлического усилителя.

Производители фурнитуры предлагают петли с различной грузоподъемностью - 50; 80; 100; 130 кг и т.д. При этом для подбора петель разработаны специальные диаграм­мы. Как показывает практика, как минимум 50% отказов в работе систем остекле­ния следует относить к качеству установленной на них оконной фурнитуры. Поэтому при выборе системы фурнитуры для какого-либо строительного объекта необходимо обращать внимание на долговечность и надежность системы, характеризующиеся такими критериями, как стойкость к коррозии; стойкость к износу; устойчивость к пе­ременным нагрузкам, возникающим при закрывании-открывании окна.

Стойкость к коррозии обеспечивается специальным антикоррозионным покрыти­ем из цветных металлов. Сначала на стальную фурнитуру наносится цинковое покры­тие, обеспечивающее защиту от влаги. Затем на цинковое покрытие в специальной гальванической ванне наносят оксид хрома и соли редких металлов для защиты цинко­вого покрытия от окисления. При этом состав и технология нанесения антикоррозион­ного покрытия индивидуальны для каждого из производителей систем фурнитуры.

Стойкость к износу может быть обеспечена за счет различных конструктивных решений, принципиально отличающихся у различных производителей.

В общем понимании, сущность всех этих мероприятий сводится к уменьшению трения между элементами фурнитуры, приводящего к постепенному истиранию за­щитного покрытия и деталей (отливаемых из стали) в целом. При постепенном истира­нии в процессе эксплуатации узлы (места соединения отдельных элементов, обра­зующих комплект) фурнитуры становятся более подвижными, система нуждается в более частой регулировке, и достаточно быстро выходит из строя.

В качестве примера конструктивных мероприятий, направленных на уменьшение усилий трения в наиболее нагруженных узлах, можно привести решение фирмы AUBI в точках фиксации рамы и створки. На рис. 3.5. показаны прижимные ролики, устанавливаемые на створке, в системе фурнитуры AUBI 300. Ролики свободно вра­щающиеся вокруг своей оси, легко входят в специальные крепежные прорези ответных планок, установленных на раме, что фактически устраняет трение и обеспечивает отсутствие износа.

Под переменными нагрузками, возникающими при работе фурнитуры, следует понимать: местные напряжения в

области саморезов, за счет которых осуществ­ляется крепление фурнитуры к профилю; на­грузки на элементы фурнитуры, возникающие от резких порывов ветра при открытом окне.

При передаче усилий от оконной руч­ки на элементы фурнитуры в них возникают продольные усилия N, которые через крепежные саморезы передаются на профиль, как показано на рис. 3.6.

В профиле при этом возникают местные противоположно направленные напряже­ния N', сосредоточенные в точках установки саморезов. При многократно повторяю­щихся нагрузках это может привести к растрескиванию и локальному разрушению ПВХ, особенно если фурнитурный врез оказывается в холодной зоне в зимний период.

Направляющие шипы (поз 4), закрепляющиеся в фурнитурном врезе, разработаны фирмой AUBI. Помимо технологических преимуществ, позволяющих более точно фик­сировать фурнитуру на стадии сборки окна, такое решение позволяет частично разгру­зить саморезы и рассредоточить напряжения N' по четырем точкам вместо одной.

Когда окно находится в открытом положении (как в поворотном, так и в откидном режиме), действующие на него ветровые нагрузки в основном воспринимаются уже не профильной системой, а элементами фурнитуры. В поворотном режиме основная доля нагрузки воспринимается петлями, а в откидном - ножничным кронштейном (см. поз.3+4 на рис. 3.2).

На рис. 3.7 показано устройство подъема створки, устанавливаемое в крайней нижней точке окна на стороне, противоположной петлевой группе, что позволяет соз­дать дополнительную опору в откинутом положении, снимая, таким образом, часть нагрузки с ножничного кронштейна.

Для разгрузки петель в режиме поворота применяют активные и пассивные ограни­чители открывания, не позволяющие окну самопроизвольно распахиваться при силь­ных порывах ветра.

Рис. 3.6. Схема передачи усилий с элементов фурнитуры на оконный профиль: 1 -фальц фурнитурного вреза в профиле, 2 - элементы фурнитуры, 3 - крепеж­ные саморезы, 4 - направляющие шипы, закрепляющиеся в фурнитурном врезе профиля (система AUBI 300)

Следует отметить, что упомянутые выше конструктивные решения, направ­ленные на повышение надежности работы оконной фурнитуры и срока ее службы, далеко не исчерпывают весь перечень возможностей, имеющихся в системах различных производителей, представлен­ных на российском рынке. Вместе с тем, приведенный краткий обзор достаточен для иллюстрации основных критериев, которыми следует руководствоваться при проектировании систем остекления и вы­даче соответствующих рекомендаций по фурнитуре производителю окон.