АВАРИЙНАЯ СИСТЕМА СТЕКОЛ Российский патент 2019 года по МПК G08B13/04 B32B17/06 

Изобретение касается аварийной системы стекол, в частности для остекления стеклопакетами, имеющей прозрачное электропроводное покрытие и емкостной сенсор. Также изобретение касается способа эксплуатации аварийной системы стекол.

Для распознавания разлома стекла, например, при взломе или другом повреждении, применяются так называемые аварийные стекла. Эти аварийные стекла обычно являются составной частью остекления стеклопакетами или в несколько стекол. При этом, как правило, по меньшей мере одно стекло состоит из предварительно напряженного одинарного безопасного стекла (ОБС). При повреждении предварительно напряженное стекло разламывается по всей своей поверхности на мелкие осколки.

На аварийных стеклах обычно расположен проводящий шлейф, сопротивление которого измеряется обрабатывающей электроникой, как известно, например, из EP 0 058 348 A2. Если аварийное стекло разламывается, проводящий шлейф также разрушается, и измеряется изменение сопротивления. Обрабатывающая электроника подает в этом случае аварийный сигнал. Такие проводящие шлейфы визуально малопривлекательны, трудоемки в изготовлении и с ними трудно контактировать.

В DE 197 54 295 A1 показана система, в которой два расположенных на расстоянии друг от друга измерительных электрода гальванически соединены с электропроводным слоем.

Итак, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить улучшенную аварийную систему стекол, которая проста и экономична в изготовлении и менее заметна визуально. Помимо этого, предлагаемая изобретением аварийная система стекол может быть изготовлена в способе дооснащения уже существующих стекол.

Задача настоящего изобретения в соответствии с изобретением решается с помощью аварийной системы стекол по независимому п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.

Предлагаемая изобретением аварийная система стекол включает в себя по меньшей мере:

- по меньшей мере одно первое стекло, состоящее из предварительно напряженного стекла, имеющее наружную поверхность (I) и внутреннюю поверхность (II),

- по меньшей мере одно прозрачное электропроводное покрытие, которое расположено на внутренней поверхности (II) первого стекла и

- сенсорный блок, имеющий емкостной сенсор, который соединен емкостной связью с прозрачным электропроводным покрытием,

при этом сенсорный блок при отклонениях сигнала измерения емкостного сенсора от сравнительного значения подает аварийный сигнал.

Изобретение основывается на том обнаруженном факте, что многие стекла и, в частности, стекла стеклопакетов уже имеют прозрачные покрытия, обладающие хорошей электропроводностью. Эти прозрачные электропроводные покрытия имеют разнообразные задачи: например, отражение инфракрасного излучения или энергосберегающие свойства. Предлагаемая изобретением аварийная система стекол включает в себя сенсорный блок, который с помощью сенсора бесконтактно контролирует целостность стекла и при разламывании стекла подает аварийный сигнал. При бесконтактном контроле отпадает трудоемкое контактирование с прозрачнымо электропроводным покрытием. Такие места контактирования обычно являются паяными и сильно подвержены старению, так как переходное сопротивление в месте пайки изменяется вследствие процессов старения. При емкостном контроле это не представляет собой проблемы, так как отпадает прямое электрическое контактирование с прозрачным электропроводным покрытием. Так как используется уже имеющееся прозрачное электропроводное покрытие, отпадает особый производственный шаг, например, печати электрического проводящего шлейфа. Прозрачное электропроводное покрытие визуально почти незаметно и поэтому очень эстетично. Оно может, например, обладать противоотражательными свойствами и дополнительно улучшать видимость через стекло. Все это было неожиданным и удивительным для изобретателей.

Предлагаемая изобретением аварийная система стекол включает в себя по меньшей мере одно первое стекло, имеющее наружную поверхность (I) и внутреннюю поверхность (II). Первое стекло служит обычно для отделения наружного пространства от внутреннего пространства, например, здания, витрины или транспортного средства. В этом случае наружная поверхность (I) может быть обращена к наружной стороне, то есть наружу, а внутренняя поверхность (II) - к внутренней стороне, то есть внутрь.

В случае применения аварийной системы стекол для защиты внутреннего пространства от воровства или повреждения наружная поверхность (I) была бы так называемой стороной нападения, и с этой стороны обычно происходит проникновение. В этом случае внутренняя поверхность (II) была бы защищена емкостным сенсором и сенсорным блоком от манипуляции, так как они были бы доступны только после разлома и удаления первого стекла.

В случае аварийной системы стекол для контроля разлома, например, в транспортном средстве, таком как поезд или самолет, внутренняя поверхность (II) может быть также подвержена потенциальным нападениям, например, разрушению аварийным молотком в случае опасности. В этом случае не следует исходить из преднамеренной манипуляции сенсорным блоком.

Разумеется, что наружная поверхность (I) первого стекла может также иметь другое покрытие, например, другое прозрачное электропроводное покрытие. В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол чувствительность сенсора может выбираться так, чтобы контролировалась только целостность прозрачного электропроводного покрытия на внутренней поверхности (II) первого стекла, или дополнительно одновременно контролировалась целостность другого прозрачного электропроводного покрытия на наружной поверхности (I) первого стекла.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол прозрачное электропроводное покрытие соединено с первым стеклом таким образом, что при разломе первого стекла прозрачное электропроводное покрытие повреждается. Для этого прозрачное электропроводное покрытие предпочтительно осаждается непосредственно на внутренней поверхности (II) первого стекла, особенно предпочтительно в виде пакета тонких слоев. Особенно подходящим способом для этого является катодное распыление (ионно-плазменное распыление, в частности магнетронное ионно-плазменное распыление), химическое осаждение из газообразной фазы (CVD, Chemical Vapour Deposition) и/или термическое испарение. Это особенно предпочтительно для обеспечения возможности надежного обнаружения разлома первого стекла.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол емкостной сенсор содержит по меньшей мере один электрод, предпочтительно

i) ровно один измерительный электрод или

ii) измерительный электрод и базовый электрод массы, в частности ровно один измерительный электрод и ровно один базовый электрод массы, или

iii) измерительный электрод, базовый электрод и по меньшей мере один компенсационный электрод, который расположен между измерительным электродом и базовым электродом, в частности ровно один измерительный электрод, ровно один базовый электрод и по меньшей мере один компенсационный электрод, который расположен между измерительным электродом и базовым электродом.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол измерительный электрод гальванически отделен от прозрачного электропроводного покрытия.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол расстояние d между измерительным электродом и прозрачным электропроводным покрытием составляет от 0,1 мм до 20 мм, предпочтительно от 0,2 мм до 10 мм, и в частности, от 0,5 мм до 5 мм.

Первое стекло состоит из предварительно напряженного стекла. В одном из предпочтительных вариантов осуществления первого стекла оно предварительно напряжено таким образом, что при разломе первого стекла осколки меньше области обнаружения емкостного сенсора. Если осколки меньше, например, потому что они имеют меньшую площадь, чем область обнаружения, или меньший максимальный диаметр, чем область обнаружения, гарантировано, что по меньшей мере одна линия разлома будет лежать в области обнаружения сенсора, что обеспечивает возможность надежного обнаружения разлома первого стекла.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол сенсорный блок расположен на внутренней стороне первого стекла, то есть на той стороне, которая задана внутренней поверхностью (II) первого стекла. Это особенно предпочтительно для защиты сенсорного блока от повреждения и попыток манипуляции со стороны нападения, то есть со стороны первого стекла, которая задается наружной поверхностью (I).

Емкостной сенсор функционирует, в принципе, как открытый конденсатор, между измерительным электродом которого и базовым электродом которого создается электрическое (переменное) поле. Это электрическое поле взаимодействует с прозрачным электропроводным покрытием, и может измеряться общая емкость системы.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол сенсорный блок содержит сенсорную электронику, предпочтительно имеющую по меньшей мере следующие компоненты: осциллятор, который подает электрическое переменное напряжение на измерительный электрод и при необходимости на базовый электрод; демодулятор, который из измеренного сигнала переменного напряжения создает пропорциональный ему сигнал измерения емкости; компаратор, который сравнивает сигнал измерения емкости с некоторым сравнительным или пороговым значением, и конечную ступень, которая при необходимости подает выходной сигнал, адаптированный к уровню напряжения сигнала.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол сенсорный блок имеет блок передачи, предпочтительно беспроводной блок передачи, имеющий беспроводной сигнал, частота которого лежит в пределах от 100 кГц до 100 ГГц. Беспроводной блок передачи особенно предпочтительно представляет собой передатчик Bluetooth или передатчик WLAN. Альтернативно блок передачи может также представлять собой инфракрасный передатчик. Блок передачи служит для связи с приемником и, в частности, для испускания аварийного сигнала, когда сенсорный блок обнаруживает разлом стекла. Интеграция блока передачи имеет то особое преимущество, что блок передачи не нуждается во внешних подводящих проводах для передачи аварийного сигнала, и благодаря этому становится возможной очень простая, экономичная и независимая от места инсталляция. Также отпадает возможность манипуляции сенсорным блоком, вследствие чего повышается надежность. Особенно предпочтительно это для применения или дооснащения сенсорного блока в узле стеклопакета, который обычно закрыт снаружи. Разумеется, что с помощью блока передачи могут также передаваться другие данные, такие как функциональный статус сенсорного блока, состояние заряда батареи или аккумулятора, или другие характерные величины, которые предоставляются другими сенсорами, такие как температура или давление.

В другом предпочтительном варианте осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол приемник, поддерживающий связь с блоком передачи, расположен на той же самой стороне первого стекла, что и блок передачи, и сенсор, то есть на внутренней стороне первого стекла. Это особенно предпочтительно в случае применения аварийной системы стекол для защиты внутреннего пространства от воровства или повреждения, так как сенсорный блок, блок передачи и приемник защищены от повреждения и манипуляции и доступны только после разлома первого стекла. В случае аварийной системы стекол для контроля разлома, например, в транспортном средстве, таким как поезд или самолет, приемник может быть расположен на любой стороне первого стекла, если первое стекло, имеющее прозрачное электропроводное покрытие, или его окрестность достаточно проницаемы для сигнала передатчика.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол сенсорный блок имеет энергоснабжение, предпочтительно батарею, аккумулятор, суперконденсатор, термоэлектрический генератор и/или солнечный элемент. Сенсорный блок предпочтительно не содержит подводящих проводов для внешнего электроснабжения, а является энергетически автономным. Альтернативно энергоснабжение может также осуществляться путем непрерывной или прерывистой загрузки, например, посредством индуктивного зарядного устройства или дополняться ею. Это имеет то особое преимущество, что сенсорный блок не нуждается во внешних подводящих проводах, и благодаря этому становится возможной очень простая, экономичная и независимая от места установка. Также отпадает возможность манипуляции сенсорным блоком, вследствие чего повышается надежность. Особенно предпочтительно это для применения или дооснащения сенсорным блоком узла стеклопакета, который обычно закрыт снаружи.

Предлагаемая изобретением аварийная система стекол может применяться в виде одинарного стекла или быть частью многослойного остекления, например, частью изоляционного остекления, остекления двухкамерными стеклопакетами, остекления трехкамерными стеклопакетами, пожарозащитного остекления или безопасного остекления многослойными стеклами.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол первое стекло через по меньшей мере один разделитель, предпочтительно проходящий вокруг всего края стекла разделитель, соединено по меньшей мере с одним другим стеклом. Разделитель находится между первым стеклом и другим стеклом и фиксируется предпочтительно путем склеивания разделителя и стекол. Разделитель включает в себя предпочтительно по меньшей мере одну полую основную часть, имеющую по меньшей мере две параллельно проходящие стенки для контакта со стеклами, наружную стенку, имеющую газонепроницаемый изоляционный слой, и стенку внутреннего пространства остекления.

В качестве основной части применимы все известные по уровню техники профили с полым корпусом, независимо от состава их материала. Примером этого являются полимерные или металлические основные части.

При этом полимерные основные части содержат предпочтительно полиэтилен (ПЭ), поликарбонаты (ПК), полипропилен (ПП), полистирол, полибутадиен, полинитрилы, полиэфир, полиуретаны, полиметилметакрилаты, полиакрилаты, полиамиды, полиэтилентерефталат (ПЭТ), полибутилентерефталат (ПБТ), особенно предпочтительно акрилнитрил-бутадиен-стирол (АБС), акрилэфир-стирол-акрилнитрил (АСА), акрилнитрил-бутадиен-стирол-поликарбонат (АБС/ПК), стирол-акрилнитрил (САН), ПЭТ/ПК, ПБТ/ПК и/или их сополимеры или смеси. Полимерные основные части могут также опционально содержать другие компоненты, такие как, например, стеклянные волокна. Применяемые полимерные материалы, как правило, являются газопроницаемыми, так что, если эта проницаемость нежелательна, должны приниматься другие меры.

Металлические основные части предпочтительно изготавливаются из алюминия и предпочтительно не обладают газопроницаемостью.

Стенки основной части в одном из предпочтительных вариантов осуществления являются газопроницаемыми. Области основной части, в которых такая проницаемость нежелательна, могут, например, быть уплотнены газонепроницаемым изоляционным слоем. В частности, полимерные основные части применяются в комбинации с таким газонепроницаемым изоляционным слоем.

Основная часть предпочтительно имеет полую камеру, которая содержит осушитель, предпочтительно силикагель, CaCl₂, Na₂SO₄, активированный уголь, силикаты, бентониты, цеолиты и/или их смеси, особенно предпочтительно молекулярные сита. Это позволяет осушителю поглощать влагу воздуха и предотвращает, таким образом, запотевание стекол и, в частности, емкостного сенсора.

Наружное промежуточное пространство между первым стеклом, другим стеклом и разделителем предпочтительно уплотнено относительно наружного пространства стекла по меньшей мере одной уплотнительной массой. Эта уплотнительная масса содержит предпочтительно органические полисульфиды, силиконы, сшиваемый при комнатной температуре силиконкаучук, сшиваемый при высокой температуре силиконкаучук, сшиваемый пероксидами силиконкаучук и/или сшиваемый добавками силиконкаучук, полиуретаны, бутилкаучук и/или полиакрилаты. В одном из опциональных вариантов осуществления могут также содержаться добавки для повышения стойкости к старению, например, УФ (ультрафиолетовые)-стабилизаторы.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол первое стекло через разделитель соединено со вторым стеклом и образует стекло стеклопакета с двухкамерным остеклением.

В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления первое стекло своей внутренней поверхностью (II) через разделитель соединено со вторым стеклом.

В другом особенно предпочтительном варианте осуществления сенсорный блок расположен в промежуточном пространстве между первым стеклом и вторым стеклом. Это имеет то особое преимущество, что сенсор и сенсорный блок особенно хорошо защищен от наружных влияний, таких как влага и пыль, а также от манипуляции и повреждения.

В системе, которая включает в себя одно первое стекло и одно второе стекло, измерительный электрод предпочтительно расположен не точно в середине между стеклами, а ближе к контролируемому первому стеклу, которое имеет прозрачное электропроводное покрытие. Разумеется, что в этой системе иметь прозрачное электропроводное покрытие могут также оба стекла, которые могут контролироваться двумя измерительными электродами.

Первое стекло или второе стекло могут быть соединены через другой разделитель с другим, третьим стеклом и образовывать таким образом стекло стеклопакета с трехкамерным остеклением.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол первое стекло состоит из листового стекла, флоат-стекла, калий-натриевого стекла, кварцевого стекла или боросиликатного стекла.

Первое стекло предварительно напряжено, предпочтительно в соответствии с DIN 12159-1: стекло в строительстве - термически предварительно напряженное известково-натриевое одинарное безопасное стекло - часть 1: определение и описание, особенно предпочтительно с напряжением давления на поверхность больше 100 Н/мм² и, в частности, от 100 Н/мм² до 150 Н/мм². Вследствие предварительного напряжения первое стекло при повреждении растрескивается предпочтительно на осколки с тупыми краями меньше 1 см².

Второе, третье или другое стекло содержит предпочтительно стекло, особенно предпочтительно листовое стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, калий-натриевое стекло или прозрачные полимерные материалы, предпочтительно жесткие прозрачные полимерные материалы, в частности полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полистирол, полиамид, полиэфир, поливинилхлорид и/или их смеси. Пригодные стекла известны, например, из EP 0 847 965 B1. Второе, третье или другое стекло может состоять из вышеназванных материалов.

Толщина первого, второго или другого стекла может широко варьироваться и отлично адаптироваться к требованиям отдельного случая. Предпочтительно применяются стекла, имеющие стандартные толщины от 1,0 мм до 50 мм и предпочтительно от 3 мм до 16 мм. Размер стекла может широко варьироваться и ориентируется на размер предлагаемого изобретением применения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения первое стекло обладает диэлектрическими свойствами и относительным коэффициентом диэлектрической проницаемости от 6 до 8 и, в частности, примерно 7.

Стекла могут иметь любую трехмерную форму. Предпочтительно трехмерная форма не имеет теневых зон, так что она, например, может снабжаться покрытием путем катодного распыления. Предпочтительно стекла являются плоскими либо слегка или сильно изогнутыми в одном направлении или в нескольких направлениях пространства. Стекла могут быть бесцветными или окрашенными.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол первое стекло своей наружной поверхностью (I) и по меньшей мере одним промежуточным слоем, предпочтительно термопластичным промежуточным слоем, поверхностно соединено со вторым стеклом с получением многослойного стекла. Второе стекло может быть, в свою очередь, другим промежуточным слоем соединено по поверхности с другим третьим стеклом. Второе и/или третье стекло содержит предпочтительно полимерный материал. Второе и/или третье стекло может состоять из полимерного материала. Такие многослойные стекла особенно устойчивы в отношении пролома при проникновении снаружи, так что могут достигаться высокие классы безопасности. Стекла многослойного стекла соединяются друг с другом по меньшей мере одним промежуточным слоем. Промежуточный слой содержит предпочтительно термопластичный полимерный материал, такой как поливинилбутираль (ПВБ), этиленвинилацетат (ЭВА), полиуретан (ПУ), полиэтилентерефталат (ПЭТ) или несколько их слоев, предпочтительно имеющих толщины от 0,3 мм до 0,9 мм.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол прозрачное электропроводное покрытие расположено по меньшей мере на 70%, предпочтительно на 80%-100% и особенно предпочтительно на 98%-100% площади сквозной видимости первого стекла. При этом площадью сквозной видимости является площадь первого стекла, на которой рама, разделитель или другими монтируемые части не препятствуют сквозной видимости.

В одном из альтернативных предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол прозрачное электропроводное покрытие расположено по меньшей мере на 50%, предпочтительно по меньшей мере на 70%, особенно предпочтительно на 80%-100% и, в частности, на 95%-100% площади внутренней поверхности первого стекла.

Предлагаемое изобретением прозрачное электропроводное покрытие является проницаемым для электромагнитного излучения, предпочтительно электромагнитного излучения с длиной волны от 300 до 1300 нм, в частности для видимого света от 390 нм до 780 нм. «Проницаемое» означает, что общее пропускание стекла, в частности, для видимого света составляет предпочтительно > 70% и, в частности, > 75%. Для определенных целей применения может быть также желательно более низкое пропускание, когда «проницаемое» может также означать пропускание 10%-70% света. Такими целями применения являются, например, остекления для защиты объектов, которые не должны подвергаться большому облучению светом, например, картин или текстильных изделий.

Прозрачное электропроводное покрытие предпочтительно представляет собой функциональное покрытие, особенно предпочтительно функциональное покрытие, обладающее защищающим от солнца действием. Покрытие, обладающее защищающим от солнца действием, имеет отражающие свойства в инфракрасной области и вместе с тем в области солнечного облучения. Благодаря этому предпочтительно уменьшается нагрев внутреннего пространства транспортного средства или здания вследствие солнечного излучения. Такие покрытия известны специалисту и обычно содержат по меньшей мере один металл, в частности серебро или содержащий серебро сплав. Прозрачное электропроводное покрытие может включать в себя последовательность нескольких отдельных слоев, в частности по меньшей мере один металлический слой и диэлектрические слои, которые содержат, например, по меньшей мере один оксид металла. Оксид металла содержит предпочтительно оксид цинка, оксид олова, оксид индия, оксид титана, оксид кремния, оксид алюминия или тому подобное, а также комбинации одного или нескольких из них. Диэлектрический материал может также содержать нитрид кремния, карбид кремния или нитрид алюминия.

Эта слоистая конструкция получается по сути с помощью последовательности процессов осаждения, которая выполняется вакуумным способом, таким как поддерживаемое магнитным полем катодное распыление. На обеих сторонах серебряного слоя могут также предусматриваться очень тонкие металлические слои, которые содержат, в частности, титан или ниобий. Нижний металлический слой служит адгезионно-кристаллизационным слоем. Верхний металлический слой служит защитно-геттерным слоем для предотвращения изменения серебра во время других этапов технологического процесса.

Особенно пригодные прозрачные электропроводные покрытия содержат по меньшей мере один металл, предпочтительно серебро, никель, хром, ниобий, олово, титан, медь, палладий, цинк, золото, кадмий, алюминий, кремний, вольфрам или их сплавы, и/или по меньшей мере один металлооксидный слой, предпочтительно оксид индия, легированный оловом (ITO), оксид цинка, легированный алюминием (AZO), оксид олова, легированный фтором (FTO, SnO₂:F), оксид олова, легированный сурьмой (ATO, SnO₂:Sb) и/или углеродные нанотрубки и/или оптически прозрачные электропроводные полимеры, предпочтительно поли(3,4-этилендиокситиофены), полистиренсульфонат, поли(4,4-диоктилцилопентадитиофен), 2,3-дихлоро-5,6-дициано-1,4-бензохинон, их смеси и/или сополимеры.

Толщина прозрачного электропроводного покрытия может широко варьироваться и адаптироваться к требованиям отдельного случая. При этом существенно, что толщина прозрачного электропроводного покрытия не может становиться такой большой, чтобы оно становилось непроницаемым для электромагнитного излучения, предпочтительно электромагнитного излучения с длиной волны от 300 нм до 1300 мм и, в частности, видимого света от 390 нм до 780 нм. Прозрачное электропроводное покрытие имеет предпочтительно толщину слоя от 10 нм до 5 мкм и особенно предпочтительно от 30 нм до 1 мкм.

Поверхностное сопротивление прозрачного электропроводного покрытия составляет предпочтительно от 0,35 Ом/квадрат до 200 Ом/квадрат, предпочтительно 0,5 Ом/квадрат-200 Ом/квадрат, совсем особо предпочтительно от 0,6 Ом/квадрат до 30 Ом/квадрат, и в частности от 2 Ом/квадрат до 20 Ом/квадрат. Прозрачное электропроводное покрытие может, в принципе, иметь еще более низкие поверхностные сопротивления, чем 0,35 Ом/квадрат, в частности, когда при его применении нужно только небольшое пропускание света. Такие поверхностные сопротивления особенно пригодны для обнаружения повреждения электропроводного покрытия при разломе первого стекла. Прозрачное электропроводное покрытие предпочтительно обладает хорошими свойствами отражения инфракрасного излучения и/или особенно низкими свойствами излучаемости (энергосбережением).

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол емкостной сенсор выполнен в виде отдельного конструктивного элемента, т.е. в виде конструктивного (структурного) узла. В частности, для случая, когда емкостной сенсор имеет ровно один измерительный электрод, или (в частности, ровно) один измерительный электрод и (в частности, ровно) один базовый электрод, или (в частности, ровно) один измерительный электрод, (в частности, ровно) один базовый электрод и по меньшей мере один компенсационный электрод, все электроды являются компонентом этого отдельного конструктивного элемента. Емкостной сенсор может, в частности, быть окружен одним и тем же (напр., непросвечивающим) корпусом, при этом электрод(ы) могут быть расположены внутри этого корпуса.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением аварийной системы стекол форма области обнаружения емкостного сенсора соответствует форме измерительного электрода.

Другой аспект изобретения включает в себя способ эксплуатации предлагаемой изобретением аварийной системы стекол, при этом измерение сигнала измерения осуществляется непрерывно или периодически, предпочтительно с продолжительностью периода от 0,2 с до 100 с, и выдается сенсорным блоком в виде выходного сигнала. При этом подача выходного сигнала может осуществляться непрерывно или периодически, предпочтительно с продолжительностью периода от 0,2 с до 100 с.

Другой аспект изобретения включает в себя применение предлагаемой изобретением аварийной системы стекол в качестве остекления витрины, смотрового стенда, предпочтительно для защиты ценного имущества, такого как картины, текстильные изделия, украшения, например, в музее или у ювелира, или в качестве архитектурного остекления, остекления стеклопакетами, остекления двухкамерными стеклопакетами, остекления трехкамерными стеклопакетами, пожарозащитного остекления, безопасного остекления или в качестве остекления в транспортном средстве на суше, на воде или в воздухе, таком как автомобиль, автобус, поезд или самолет.

Другой аспект изобретения включает в себя применение предлагаемого изобретением сенсорного блока, имеющего емкостной сенсор, для дооснащения остекления, имеющего первое стекло из предварительно напряженного стекла и прозрачное электропроводное покрытие, на внутренней поверхности (II), с получением аварийной системы стекол.

Ниже изобретение поясняется подробнее на чертеже и примере. Чертеж выполнен без полного соблюдения масштаба. Изобретение никоим образом не ограничивается этим чертежом. Показано:

фиг.1A: схематичное изображение предлагаемой изобретением аварийной системы стекол на виде в плане;

фиг.1B: изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения с фиг.1A;

фиг.2A: схематичное изображение предлагаемого изобретением сенсорного узла;

фиг.2B: схематичное изображение альтернативного предлагаемого изобретением сенсорного узла;

фиг.3A: увеличенное изображение фрагмента Z предлагаемого изобретением прозрачного электропроводного покрытия при неповрежденном первом стекле;

фиг.3B: увеличенное изображение фрагмента Z предлагаемого изобретением прозрачного электропроводного покрытия при разломанном первом стекле;

фиг.4A: схематичное изображение альтернативной предлагаемой изобретением аварийной системы стекол на виде в плане и

фиг.4B: изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения с фиг.4A.

На фиг.1A показано схематичное изображение предлагаемой изобретением аварийной системы 10 стекол на виде в плане наружной поверхности I. На фиг.1B показано изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения фиг.1A.

Аварийная система 10 стекол отделяет внутреннее пространство от наружного пространства. Аварийная система 10 стекол пригодна, например, для защиты от наружного доступа ценных предметов во внутреннем пространстве, например, в витрине, в музее или у ювелира.

Аварийная система 10 стекол включает в себя первое стекло 1, на внутренней поверхности II которого расположено прозрачное электропроводное покрытие 3. Прозрачное электропроводное покрытие 3 в этом примере расположено на всей внутренней поверхности II первого стекла 1, за вычетом не имеющей покрытия краевой области шириной, например, 10 мм от края первого стекла 1. Не имеющая покрытия краевая область служит для защиты от коррозии от проникающей за край стекла жидкости.

Прозрачное электропроводное покрытие 3 служит, например, в качестве слоя, отражающего инфракрасное излучение. Это означает, что отражается большая часть доли теплового излучения входящего солнечного света. При применении первого стекла 1 в архитектурном остеклении это способствует уменьшенному нагреву внутреннего пространства при попадании солнечных лучей. Прозрачное электропроводное покрытие 3 известно, например, из EP 0 847 956 B1 и содержит два серебряных слоя, которые из которых размещен между несколькими металлическими и металлооксидными слоями. Прозрачное электропроводное покрытие 3 имеет поверхностное сопротивление примерно 4 Ом/квадрат.

Первое стекло 1 представляет собой, например, лист предварительно напряженного калий-натриевого стекла, имеющий ширину 1 м, длину 1,5 м и толщину 4 мм. Первое стекло 1 предварительно напряжено, в соответствии с DIN 12150-1 с напряжением давления на поверхность, например, 120 Н/мм². Благодаря предварительному напряжению первое стекло при повреждении растрескивается предпочтительно на осколки с тупыми краями с размерами меньше 1 см².

В изображенном примере на внутренней стороне первого стекла 1 расположен сенсорный блок 20. Внутренняя сторона означает здесь область, обращенную к внутренней поверхности II, на которой расположено прозрачное электропроводное покрытие 3. Сенсорный блок 20 имеет емкостной сенсор 21, который соединен емкостной связью с прозрачным электропроводным покрытием 3. Разумеется, что емкостной сенсор 21 не обязательно должен быть встроен в тот же самый корпус, что и остальной сенсорный блок 20.

Расстояние d от емкостного сенсора 21 до прозрачного электропроводного покрытия 3 составляет, например, 0,5 мм. Емкостной сенсор 21 и прозрачное электропроводное покрытие 3, в частности, гальванически отделены друг от друга. Сенсорный блок с помощью емкостного сенсора 21 измеряет емкость этой системы и сравнивает измеренное значение с некоторым сравнительным значением. Сравнительное значение задается при неповрежденном первом стекле 1, имеющем неповрежденное прозрачное электропроводное покрытие 3. Сенсорный блок 20 определяет отклонение, то есть разность сигнала измерения емкостного сенсора 21 со сравнительным значением, и при отклонениях, которые больше некоторого заданного допуска, подает аварийный сигнал. Аварийный сигнал представляет собой, например, некоторое напряжение или некоторый импульс напряжений, имеющий определенный уровень и/или продолжительность импульса, который отличается от другого нейтрального выходного сигнала, благодаря чему может идентифицироваться аварийное состояние. Такое отклонение получается характерным образом при разломе первого стекла 1 и сопутствующем ему повреждении прозрачного электропроводного покрытия 3.

Аварийный сигнал, например, с помощью блока передачи передается в приемник, чтобы там преобразовываться в акустический сигнал или чтобы оставлять сигнал бедствия.

На фиг.2A показано схематичное изображение предлагаемого изобретением сенсорного узла 20. Сенсорный блок 20 имеет емкостной сенсор 21. Емкостной сенсор 21 содержит измерительный электрод 21.1, который с помощью подводящего провода соединен с электроникой. Также емкостной сенсор 21 содержит, например, экранирующий электрод 21.3 для фокусировки емкостного поля. Емкостной сенсор 21 выполнен здесь в качестве примера без явного базового электрода, то есть базовый электрод не интегрирован в емкостной сенсор 21, а представлен обнаруживаемым объектом, то есть прозрачным электропроводным покрытием 3.

Сенсорный блок 20 имеет в качестве примера несколько конструктивных ступеней: измерительный электрод 21.1 емкостного сенсора 21 соединен с осциллятором 20.1. Осциллятор 20.1 через демодулятор 20.2 соединен с компаратором 20.3. Компаратор 20.3 сравнивает сигнал измерения с некоторым сравнительным значением и при необходимости выдает аварийный сигнал через концевую ступень 20.4 на выходе 22.

Конструктивной формой емкостного сенсора 21 и расстоянием между емкостным сенсором 21 и прозрачным электропроводным покрытием 3 задается область 25 обнаружения, в которой могут особенно точно проводиться изменения прозрачного электропроводного покрытия 3. Измерительный электрод 21.1 имеет, например, форму круглого диска, так что получается область 25 обнаружения в форме круглого диска.

На фиг.2B показано схематичное изображение альтернативного предлагаемого изобретением сенсорного узла 20, который в качестве примера применяется в вышеназванном примере осуществления в соответствии с фиг.1A и 1B. Сенсорный блок 20 имеет емкостной сенсор 21. Емкостной сенсор 21 содержит измерительный электрод 21.1, который через подводящий провод соединен с электроникой. Также емкостной сенсор 21 содержит базовый электрод 21.2, который кольцеобразно расположен вокруг измерительного электрода 21.1, имеющего здесь в качестве примера форму круглого диска. Между измерительным электродом 21.1 и базовым электродом 21.2 расположен в качестве примера компенсационный электрод 21.4. Компенсационный электрод 21.4 уменьшает погрешности измерения, которые могут получаться, например, вследствие отложений влаги на измерительной поверхности из измерительного электрода 21.1 и базового электрода 21.2. Такие емкостные сенсоры 21 особенно пригодны для измерения при прозрачных электропроводных покрытиях 3, имеющих высокое поверхностное сопротивление.

Сенсорный блок 20 имеет, например, несколько конструктивных ступеней: измерительный электрод 21.1 и базовый электрод 21.2 емкостного сенсора 21 соединен с осциллятором 20.1. Осциллятор 20.1 через демодулятор 20.2 соединен с компаратором 20.3. Компаратор 20.3 сравнивает сигнал измерения с некоторым сравнительным значением и при необходимости подает аварийный сигнал через концевую ступень 20.4 на выходе 22.

Конструктивной формой емкостного сенсора 21 и расстоянием между емкостным сенсором 21 и прозрачным электропроводным покрытием 3 задается область 25 обнаружения, в которой могут особенно точно измеряться изменения прозрачного электропроводного покрытия 3. Измерительный электрод 21.1 имеет, например, форму круглого диска, так что получается область 25 обнаружения в форме круглого диска.

На фиг.3A показано увеличенное изображение фрагмента Z предлагаемого изобретением прозрачного электропроводного покрытия 3 при неповрежденном первом стекле 1. Прозрачное электропроводное покрытие 3 является неповрежденным, в частности, в области 25 обнаружения емкостного сенсора 21.

На фиг.3B показано увеличенное изображение фрагмента Z предлагаемого изобретением прозрачного электропроводного покрытия 3 при разломанном первом стекле 1. Из-за повреждения, например, из-за попытки проникновения через первое стекло 1, оно растрескалось вследствие своего предварительного напряжения на мелкие осколки. Это приводит к прерыванию прозрачного электропроводного покрытия 3 линиями 30 разлома. Каждый из осколков меньше области 25 обнаружения, так что по меньшей мере одна линия 30 разлома расположена в области 25 обнаружения. Вследствие прерывания прозрачного электропроводного покрытия 3 линиями 30 разлома сигнал измерения емкостного сенсора 21 изменяется, и может подаваться аварийный сигнал.

На фиг.4A показано схематичное изображение альтернативной предлагаемой изобретением аварийной системы 10' стекол на виде в плане, а на фиг.4B - изображение поперечного сечения по линии A-A' сечения фиг.4A. Аварийная система 10' стекол представляет собой, например, стекло стеклопакета, которое содержит аварийную систему 10 стекол фиг.1A и 1B. Дополнительно первое стекло 1 через проходящий вокруг разделитель 2 соединено со вторым стеклом 6. Сенсорный блок 20, имеющий емкостной сенсор 21, расположен здесь в промежуточном пространстве, которое образуется первым стеклом 1, вторым стеклом 6 и разделителем 2. Сенсорный блок 20 в качестве примера на нижнем участке разделителя 2 наклеен на него и тем самым надежно зафиксирован от соскальзывания. Сенсорный блок 20 содержит в качестве примера аккумулятор и солнечный элемент, который заряжает этот аккумулятор. Также сенсорный блок 20 содержит в качестве примера блок передачи, который посылает аварийный сигнал через соединение Bluetooth расположенному вне аварийной системы 10' стекол приемнику (здесь не изображен). Сенсорный блок 20 является энергетически автономным и не нуждается в подводящих проводах, выходящих наружу - ни для энергоснабжения, ни для передачи аварийного сигнала. Возможно, например, простое дооснащение сенсорным блоком 20 уже имеющегося узла стеклопакета.

Этот результат был для специалиста неожиданным и удивительным.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Первое стекло

2 Разделитель

3 Прозрачное электропроводное покрытие

6 Второе стекло

10, 10' Аварийная система стекол

20 Сенсорный блок

20.1 Осциллятор

20.2 Демодулятор

20.3 Компаратор

20.4 Концевая ступень

21 Емкостной сенсор

21.1 Измерительный электрод

21.2 Базовый электрод массы

21.3 Экранирующий электрод

21.4 Компенсационный электрод

22 Выход

25 Область обнаружения

30 Линия разлома

A-A' Линия сечения

C Емкость

Z Фрагмент

I Наружная поверхность первого стекла 1

II Внутренняя поверхность первого стекла 1

III Наружная поверхность второго стекла 6

IV Внутренняя поверхность второго стекла 6

Изобретение касается аварийной системы (10, 10') стекол. Технический результат заключается в упрощении изготовления аварийной системы стекол. Система стекол включает в себя: по меньшей мере одно первое стекло (1), состоящее из предварительно напряженного стекла, имеющее наружную поверхность (I) и внутреннюю поверхность (II), по меньшей мере одно прозрачное электропроводное покрытие (3), которое расположено на внутренней поверхности (II) первого стекла (1), сенсорный блок (20), имеющий емкостный сенсор (21), который соединен емкостной связью с прозрачным электропроводным покрытием (3), при этом сенсорный блок (20) при отклонениях сигнала измерения емкостного сенсора (21) от сравнительного значения подает аварийный сигнал, при этом емкостный сенсор (21) содержит ровно один измерительный электрод (21.1), или измерительный электрод (21.1) и базовый электрод (21.2), или измерительный электрод (21.1), базовый электрод (21.2) и по меньшей мере один компенсационный электрод (21.3) и при этом измерительный электрод (21.1) гальванически отделен от прозрачного электропроводного покрытия (3). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Аварийная система (10, 10') стекол, включающая в себя:

- по меньшей мере одно первое стекло (1), состоящее из предварительно напряженного стекла, имеющее наружную поверхность (I) и внутреннюю поверхность (II),

- по меньшей мере одно прозрачное электропроводное покрытие (3), которое расположено на внутренней поверхности (II) первого стекла (1),

- сенсорный блок (20), имеющий один емкостный сенсор (21), который соединен емкостной связью с прозрачным электропроводным покрытием (3),

при этом сенсорный блок (20) при отклонениях сигнала измерения емкостного сенсора (21) от сравнительного значения подает аварийный сигнал,

при этом емкостный сенсор (21) содержит

i) ровно один измерительный электрод (21.1), или

ii) измерительный электрод (21.1) и базовый электрод (21.2), или

iii) измерительный электрод (21.1), базовый электрод (21.2) и по меньшей мере один компенсационный электрод (21.3) и

при этом измерительный электрод (21.1) гальванически отделен от прозрачного электропроводного покрытия (3).

2. Аварийная система (10, 10’) стекол по п.1, при этом прозрачное электропроводное покрытие (3) соединено с первым стеклом (1) таким образом, что при разламывании первого стекла (1) прозрачное электропроводное покрытие (3) будет повреждено, и предпочтительно прозрачное электропроводное покрытие (3) осаждено непосредственно на внутренней поверхности (II) первого стекла (1), особенно предпочтительно в виде пакета тонких слоев, в частности путем катодного распыления (ионно-плазменного распыления), химического осаждения из газообразной фазы (CVD) и/или термического испарения.

3. Аварийная система (10, 10’) стекол по п.1 или 2, при этом расстояние d между измерительным электродом (21.1) и прозрачным электропроводным покрытием (3) составляет от 0,1 мм до 20 мм, предпочтительно от 0,2 мм до 10 мм и, в частности, от 0,5 мм до 5 мм.

4. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-3, при этом первое стекло (1) предварительно напряжено таким образом, что при разломе первого стекла (1) осколки меньше области (25) обнаружения емкостного сенсора (21).

5. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-4, при этом сенсорный блок (20) имеет блок передачи, предпочтительно беспроводной блок передачи, особенно предпочтительно для Bluetooth и/или WLAN, или инфракрасный передатчик.

6. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-5, при этом сенсорный блок (20) содержит энергоснабжение, предпочтительно батарею, аккумулятор, суперконденсатор, термоэлектрический генератор и/или солнечный элемент и предпочтительно не содержит подводящих проводов для внешнего электроснабжения.

7. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-6, при этом первое стекло (1) через по меньшей мере один разделитель (2), предпочтительно проходящий вокруг всего края стекла (1) разделитель (2), соединено по меньшей мере с одним вторым стеклом (6).

8. Аварийная система (10, 10’) стекол по п.7, при этом сенсорный блок (20) расположен в промежуточном пространстве между первым стеклом (1) и вторым стеклом (6).

9. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-8, при этом первое стекло (1) содержит листовое стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, или калий-натриевое стекло и/или имеет эффективный относительный коэффициент диэлектрической проницаемости ɛ _эфф от 6 до 8.

10. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-9, при этом прозрачное электропроводное покрытие (3) содержит по меньшей мере один металл, предпочтительно серебро, никель, хром, ниобий, олово, титан, медь, палладий, цинк, золото, кадмий, алюминий, кремний, вольфрам или их сплавы, и/или по меньшей мере один металлооксидный слой, предпочтительно оксид индия, легированный оловом (ITO), оксид цинка, легированный алюминием (AZO), оксид олова, легированный фтором (FTO, SnO2:F), оксид олова, легированный сурьмой (ATO, SnO2:Sb), и/или углеродные нанотрубки и/или оптически прозрачные электропроводные полимеры, предпочтительно поли(3,4-этилендиокситиофены), полистиренсульфонат, поли(4,4-диоктилцилопентадитиофен), 2,3-дихлоро-5,6-дициано-1,4-бензохинон, их смеси и/или сополимеры, и/или прозрачное электропроводное покрытие (3) имеет поверхностное сопротивление от 0,35 Ом/квадрат до 200 Ом/квадрат, предпочтительно 0,6 Ом/квадрат-30 Ом/квадрат.

11. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-10, при этом прозрачное электропроводное покрытие (3) расположено по меньшей мере на 50%, предпочтительно по меньшей мере 70%, особенно предпочтительно 80%-100% и, в частности, 95%-100% площади внутренней поверхности (II) первого стекла.

12. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-11, при этом емкостный сенсор (21) выполнен в виде отдельного конструктивного элемента.

13. Аварийная система (10, 10’) стекол по одному из пп.1-12, при этом форма области (25) обнаружения емкостного сенсора (21) и форма измерительного электрода (21.1) соответствуют друг другу.

14. Способ эксплуатации аварийной системы (10, 10’) стекол по одному из пп.1-13, при этом получение сигнала измерения осуществляется непрерывно или периодически, предпочтительно с продолжительностью периода от 0,2 с до 100 с, и выдается сенсорным блоком (20) в виде выходного сигнала.

15. Применение аварийной системы (10, 10’) стекол по одному из пп.1-13 в качестве остекления витрины, смотрового фонаря, предпочтительно для защиты ценного имущества, например, в музее или у ювелира, или в качестве архитектурного остекления, изоляционного остекления, остекления двухкамерными стеклопакетами, остекления трехкамерными стеклопакетами, пожарозащитного остекления, безопасного остекления или в качестве остекления в транспортном средстве на суше, на воде или в воздухе, таком как автомобиль, автобус, поезд или самолет.