Термобарьер для зеркального корпуса устройства передачи естественного света Российский патент 2024 года по МПК E04D13/03 

Изобретение относится к устройствам для направленной передачи естественного солнечного света во внутренние пространства зданий и сооружений и предназначено для предотвращение образования конденсата.

Известна «Система естественного освещения» (См. патент РФ № 135674 от 20. 12. 2013 г. Бюл. № 35), содержащая прозрачный купол, металлический световод в виде трубы с отражающими внутренними стенками, фартук и нижнюю крышку, с установленным в световоде термобарьером. Термобарьер расположен во внутренней части световода и выполнен в виде прозрачного диска с площадкой для установки уплотнителя по торцу диска. Термобарьер может быть выполнен в виде многослойного элемента.

К недостаткам известного термобарьера можно отнести низкие эксплуатационные характеристики, связанные с тем, что он не исключает «мостика холода» в конструкции металлического световода, так как устанавливается во внутренней его части. Металлический корпус световода беспрепятственно пропускает холод/тепло, в результате этого, как на поверхности прозрачного купола, так и на самом термобарьере образуется конденсат, и работа системы естественного освещения нарушается. В связи с чем устройство необходимо периодически демонтировать и очищать поскольку уменьшается проникновение световых лучей.

Известно «Устройство естественного освещения» (См. патент РФ № 204948 от 21. 06. 2021 г. Бюл. № 18) выбранное в качестве прототипа. Термобарьер устройства представляет собой антиконденсационный плоский диск, который выполнен из прозрачного акрилового стекла в два слоя с воздушной прослойкой и располагается в нижней части металлического зеркального тубуса.

К недостаткам известного термобарьера можно отнести низкие эксплуатационные характеристики, связанные с конструкцией термобарьера, так как термобарьер не является самостоятельным узлом конструкции, а устанавливается во внутреннем пространстве металлического зеркального тубуса - зеркального корпуса, стенки которого являются «мостиком холода» и способствуют образованию конденсата. Так по «мостику холода» холод из одной зоны с низкой температурой свободно перемещается в зону с более высокой образуя конденсат в устройстве передачи естественного света. При этом, установка термобарьера в зеркальный корпус уменьшает площадь поперечного сечения зеркального корпуса в месте его установки, что уменьшает передаваемый поток света.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение недостатков аналога и прототипа, а именно создание термобарьера для зеркального корпуса устройства передачи естественного света в виде самостоятельного конструктивного узла, полностью исключающего «мостик холода» с улучшенными теплоизоляционными характеристиками, предотвращающего образование конденсата. Обеспечивающего непрерывную работу вне зависимости от времени года, при одновременном сохранении площади поперечного сечения зеркального корпуса в месте установки термобарьера для исключения потерь передаваемого светового потока.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков: термобарьер для зеркального корпуса устройства передачи естественного света, состоящий из двух прозрачных дисков, с воздушной прослойкой между ними и новых признаков, заключающихся в том, что термобарьер выполнен в виде разделительного узла оснащённого фланцами: верхним и нижним, фиксирующими между собой по меньшей мере два прозрачных диска и стянутых пластиковыми элементами крепления, при этом прозрачные диски выполнены диаметром от 1.02 до 1.15 величины наружного диаметра зеркального корпуса и герметично соединены между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца формирующего воздушную прослойку в виде герметичной воздушной камеры.

Фланцы выполнены с шейкой или с, по меньшей мере тремя равноудалёнными друг от друга, выступами на внутреннем диаметре фланцев, с отверстиями для крепления к зеркальному корпусу, при этом выступы выполнены в виде сегментов полого цилиндра, радиус которых равен радиусу внутреннего отверстия фланца.

Прозрачные диски изготовлены из акрилового стекла или закалённого триплекса, или их комбинации.

Герметичная воздушная камера между прозрачными дисками термобарьера по высоте выполнена равной высоте гибкой дистанционно-распорной ленты от 6 до 20 мм.

Герметичные воздушные камеры между прозрачными дисками, в случае монтажа трёх дисков, выполнены разными по высоте.

Внутренний диаметр шейки фланца равен наружному диаметру зеркального корпуса.

Новизной предлагаемого изобретения является то, что термобарьер выполнен в виде разделительного узла оснащённого фланцами: верхним и нижним, фиксирующими между собой по меньшей мере два прозрачных диска и стянутых пластиковыми элементами крепления, при этом прозрачные диски выполнены диаметром от 1.02 до 1.15 величины наружного диаметра зеркального корпуса и герметично соединены между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца, формирующего воздушную прослойку в виде герметичной воздушной камеры.

Признак выполнения термобарьера в виде разделительного узла, оснащённого фланцами: верхним и нижним, фиксирующими между собой по меньшей мере два прозрачных диска и стянутых пластиковыми элементами крепления обеспечивает дополнительное прижатие прозрачных дисков друг к другу, устраняя возможность их расслоения и разгерметизации в процессе эксплуатации под воздействием разных температур, сохраняя герметичность воздушных камер, за счёт надёжной их фиксации элементами крепления. Выполнение стягивающих элементов крепления из пластика предотвращает прохождение холода по ним, что обеспечивает конструкцию надежным разделением разных температур, а выполнение термобарьера в виде разделительного узла полностью исключается «мостик холода» в виде стенок зеркального корпуса как, например, в аналоге и прототипе. Таким образом указанные признаки предотвращают образование конденсата, так как обеспечивают разделение зеркального корпуса на две различные температурные зоны, верхней зоны - с температурой воздуха снаружи помещения, нижней зоны - с температурой воздуха внутри помещения.

Признак выполнения прозрачных дисков диаметром от 1.02 до 1.15 величины наружного диаметра зеркального корпуса обеспечивает сохранение площади поперечного сечения зеркального корпуса в месте установки термобарьера, а значит и сохранение передаваемого светового потока.

Признак герметичного соединения прозрачных дисков между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца формирующего воздушную прослойку в виде герметичной воздушной камеры, обеспечивает образование герметичного замкнутого пространства между прозрачными дисками. Так, например, выполнение термобарьера просто с прослойками воздуха - это монтаж прозрачных дисков с уплотнителем на расстоянии друг от друга или рядом с минимальным зазором между ними, при этом отсутствует герметичность. В процессе эксплуатации, при перепадах температур возникает подсасывание, меняется влажность воздуха и ухудшаются теплоизоляционные свойства термобарьера, а при его установке в зеркальном корпусе всё равно происходит образование конденсата. Таким образом, именно наличие герметичной воздушной камеры улучшает теплоизоляционные характеристики термобарьера. Выполнение герметизации гибкой дистанционно-распорной лентой исключает возможность подсоса воздуха между прозрачными дисками при изменении температуры во время эксплуатации.

Признак выполнения фланцев с шейкой или с, по меньшей мере тремя равноудалёнными друг от друга, выступами на внутреннем диаметре фланцев, с отверстиями для крепления к зеркальному корпусу способствует плотному прилеганию соединяемых деталей термобарьера, возможности быстрой и надёжной установки в зеркальный корпус устройства. При этом такое выполнение крепления к зеркальному корпусу способствует надёжности конструкции. Признак выполнения выступов в виде сегментов полого цилиндра, радиус которых равен радиусу внутреннего отверстия фланца является альтернативным вариантом крепления термобарьера к зеркальному корпусу, способствует уменьшению металлоёмкости конструкции и её облегчению.

Признак изготовления прозрачных дисков из акрилового стекла или закалённого триплекса, или их комбинации способствует возможности использования различных материалов для их изготовления. При этом способствует надёжности конструкции и сохранению её целостности при транспортировке, установке и во время эксплуатации при случайном попадании на стекло твёрдых частиц.

Признак выполнения герметичной воздушной камеры между прозрачными дисками термобарьера по высоте, равной высоте гибкой дистанционно-распорной ленты от 6 до 20 мм, способствует возможности получения термобарьеров с разными изолирующими характеристиками для различных климатических условий. Так, для термобарьера монтируемого в теплом климате достаточно минимальной высоты ленты, а в резко-континентальном для увеличения объёма воздушной камеры между стёклами, прозрачные диски соединяют между собой дистанционно-распорной лентой 20 мм высоты.

Признак выполнения герметичных воздушных камер между прозрачными дисками, в случае монтажа трёх дисков, разными по высоте способствует возможности расширения изолирующих характеристик термобарьеров.

Признак равенства внутреннего диаметра шейки фланца наружному диаметру зеркального корпуса способствует плотной посадке деталей термобарьера без образования зазора.

Таким образом именно совокупность признаков, указанных выше, обеспечивает достижение поставленного технического результата: создание термобарьера в виде самостоятельного конструктивного узла, полностью исключающего «мостик холода» с улучшенными теплоизоляционными характеристиками, предотвращающего образование конденсата. Обеспечивающего непрерывную работу вне зависимости от времени года, при одновременном сохранении площади поперечного сечения зеркального корпуса в месте установки термобарьера для исключения потерь передаваемого светового потока.

Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предлагаемого изобретения в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом - позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.

Описание осуществления предлагаемого изобретения позволяет отнести его к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично показан общий вид термобарьера с двумя одинаковыми по высоте воздушными камерами и фланцами с шейкой.

На фиг. 2 схематично показан вид термобарьера с одной воздушной камерой.

На фиг. 3 схематично показан термобарьер с двумя разными по высоте воздушными камерами.

На фиг. 4 схематично показан термобарьер с одной воздушной камерой и фланцами с секторами

Термобарьер 1 для зеркального корпуса устройства передачи естественного света состоит из трёх прозрачных дисков 2, изготовленных из акрилового стекла, диаметром 1.02 величины наружного диаметра зеркального корпуса (не показан). Прозрачные диски 2 герметично соединены между собой посредством гибкой дистанционно-распорной лентой 3 по высоте, выполненной равной 8 мм, смонтированной по периметру в виде замкнутого кольца и образуют между собой герметичные воздушные камеры 4 равные по высоте. (При этом, в случае монтажа устройства в более холодном климате и при резких изменениях температуры устанавливают термобарьер с разными по высоте воздушными камерами, например высота одной камеры составляет 8 мм, а второй камеры 20 мм. Таким образом появляется возможность более точно и оптимально подбирать толщину термобарьера под климатическую зону. Например, максимально возможная высота каждой воздушной камеры может быть выполнена равной 20 мм, в то время как в тёплых регионах достаточно всего одной воздушной камеры с минимальной по высоте воздушной камерой равной 6 мм) Термобарьер 1 снабжен фланцами 5 с шейкой 6 или по меньшей мере тремя равноудалёнными друг от друга, вертикально смонтированными сегментами 7 полого цилиндра для крепления термобарьера к зеркальному корпусу посредством отверстий 8. Фланцы 5 снабжены стягивающими пластиковыми винтами 9 с гайками 10.

Предлагаемый термобарьер работает следующим образом:

Собранное устройство устанавливают на определённое проектом место. При этом термобарьер 1 устанавливают между зеркальными корпусами устройства передачи естественного света. Для этого нижний торец зеркального корпуса устанавливают во внутреннее отверстие шейки 6 верхнего фланца до упора в верхнюю поверхность термобарьера, герметизируют и закрепляют заклёпками. Торец другой части корпуса устанавливают во внутреннее отверстие шейки нижнего фланца до упора в нижнюю поверхность термобарьера, герметизируют и закрепляют заклёпками. После чего фланцы стягивают между собой пластиковыми болтами и фиксируют пластиковыми гайками. Разделяя таким образом две температурные зоны.

Воздух, находящийся в верхней части устройства, над термобарьером, остывает до наружной температуры воздуха. Воздух, находящийся в нижней части устройства, под термобарьером, нагревается до температуры в помещении. Так как термобарьер выполнен в виде отдельного узла с герметичными воздушными камерами, исключается возможность «контакта» температур на их границе. А поскольку прозрачные диски стянуты между собой, герметичность воздушных камер сохраняется даже при резких изменениях температуры исключая в процессе эксплуатации подсасывание воздуха, что обеспечивает хорошие теплоизоляционные свойства термобарьера. Выполнение элементов крепления из пластика исключает «мостик холода», поскольку пластиковые болты плохие проводники холода/тепла, что предотвращает образование конденсата и непрерывную работу устройства вне зависимости от времени года. Выполнение прозрачных дисков диаметром 1.02 величины наружного диаметра зеркального корпуса сохраняет площадь поперечного сечения зеркального корпуса в месте установки термобарьера. Так как гибкая дистанционно-распорная лента монтируется по периметру дисков - она не забирает полезную часть поверхности, пропускающей свет, а получается смонтированной за переделами или на границе зеркального корпуса, что исключает потери и уменьшение передаваемого светового потока.

В настоящее время на предприятии разработана техническая документация, изготовлен опытный образец термобарьера и проведены контрольные испытания. В результате получено подтверждение стабильной работы устройства с термобарьером предлагаемой конструкции, отсутствием конденсата при изменении температуры. В ближайшее время будет принято решение о запуске предлагаемой конструкции термобарьера в производство.

Изобретение относится к термобарьеру для зеркального корпуса устройства передачи естественного света во внутреннее пространство здания. Технический результат изобретения - предотвращение выпадения конденсата. Термобарьер состоит из по меньшей мере двух прозрачных дисков с воздушной прослойкой между ними и выполнен в виде разделительного узла, оснащённого фланцами: верхним и нижним, стянутыми пластиковыми элементами крепления. Прозрачные диски герметично соединены между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца, формирующего воздушную прослойку в виде герметичной воздушной камеры. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Термобарьер для зеркального корпуса устройства передачи естественного света, состоящий из по меньшей мере двух прозрачных дисков с воздушной прослойкой между ними, отличающийся тем, что термобарьер выполнен в виде разделительного узла, оснащённого фланцами: верхним и нижним, фиксирующими между собой прозрачные диски и стянутыми пластиковыми элементами крепления, при этом прозрачные диски выполнены диаметром от 1,02 до 1,15 величины наружного диаметра зеркального корпуса и герметично соединены между собой посредством гибкой дистанционно-распорной ленты, смонтированной по периметру дисков в виде замкнутого кольца, формирующего воздушную прослойку в виде герметичной воздушной камеры.

2. Термобарьер по п. 1, отличающийся тем, что фланцы выполнены с шейкой или с по меньшей мере тремя равноудалёнными друг от друга выступами на внутреннем диаметре фланцев, с отверстиями для крепления к зеркальному корпусу, при этом выступы выполнены в виде сегментов полого цилиндра, радиус которых равен радиусу внутреннего отверстия фланца.

3. Термобарьер по п. 1, отличающийся тем, что прозрачные диски изготовлены из акрилового стекла, или закалённого триплекса, или их комбинации.

4. Термобарьер по п. 1, отличающийся тем, что герметичная воздушная камера между прозрачными дисками термобарьера по высоте выполнена равной высоте гибкой дистанционно-распорной ленты от 6 до 20 мм.

5. Термобарьер по п. 1, отличающийся тем, что герметичные воздушные камеры между прозрачными дисками, в случае монтажа трёх дисков, выполнены разными по высоте.

6. Термобарьер по п. 1, отличающийся тем, что внутренний диаметр шейки фланца равен наружному диаметру зеркального корпуса.